[논문]엘리베이터 로프-건물 연성 진동 모델링 연구

엘리베이터 로프-건물 연성 진동 모델링 연구
A study on Coupled Vibration model of Building and Elevator Rope 원문보기

양동호 (동국대학교 기계공학과) , 곽문규 (동국대학교 기계로봇에너지공학과)

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본 연구에서는 지반 가진이 일어날 경우에 대한 로프와 건물의 연성 진동모델을 유도하고 수치계산을 통해 로프의 동적 응답을 조사하였다. 길이가 긴 엘리베이터 로프의 경우 건물의 진동과 공진이 일어날수 있는 가능성이 커질 수 있다.

1 과 같이 엘리베이터-로프와 케이지 그리고 빌딩으로 이루어진 시스템을 고려 해 보자. 여기서 엘리베이터 케이지의 진동은 없으며, 오직 로프에 중력방향의 장력을 유발시키는 강체로 가정한다. 케이지와 빌딩의 질량은 m_cm_b, 로프의 질량 밀도와 길이는 각각 ρ, L 이다.

수치계산 예제로 케이지가 상부에서 하부로 하행할 경우를 고려하였다.
길이가 긴 엘리베이터 로프의 경우 건물의 진동과 공진이 일어날수 있는 가능성이 커질 수 있다. 엘리베이터가 상부에서 하부로 하행할 경우에는 메인 로프의 진동이 크게 일어나고, 상부에서 하부로 상행할 때에는 보상 로프의 진동이 크게 일어나는 것을 수치계산을 통해 확인하였다. 차후 연구로 실제 빌딩 모델을 제작하여 이론모델의 타당성을 입증 할 예정이다.
이전 연구에서는 고정된 길이의 엘리베이터 로프에 대한 모델링 방법과 수치계산을 통해 얻어진 결과로 엘리베이터 로프의 기초적인 해석을 시도하였었다. 이번 연구에서는 엘리베이터 로프와 건물의 연성 진동 모델링 방법을 연구하고 지반가진이 일어날 경우의 엘리베이터 로프와 건물의 진동 응답을 수치모델을 이용해 계산하였다.

3 은 메인 로프의 진동을 보여주고 있다. 수치해석 결과에서 보는 바와 같이 케이지가 하행할수록 메인 로프의 진폭이 커지는 것을 알 수 있다. Fig.

엘리베이터가 상부에서 하부로 하행할 경우에는 메인 로프의 진동이 크게 일어나고, 상부에서 하부로 상행할 때에는 보상 로프의 진동이 크게 일어나는 것을 수치계산을 통해 확인하였다. 차후 연구로 실제 빌딩 모델을 제작하여 이론모델의 타당성을 입증 할 예정이다.

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