다중지점 지진하중을 받는 돔 구조물의 지진응답 제어

김기철,강주원,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won 한국공간구조학회 2014 한국공간구조학회지 Vol.14 No.4

Spatial structures as like dome structure have the different dynamic characteristics from general rahmen structures. Therefore, it is necessary to accurately analyze dynamic characteristics and effectively control of seismic response of spatial structure subjected to multi-supported excitation. In this study, star dome structure that is subjected to multi-supported excitation was used as an example spatial structure. The response of the star dome structure under multiple support excitation are analyzed by means of the pseudo excitation method. Pseudo excitation method shows that the structural response is divided into two parts, ground displacement and structural dynamic response due to ground motion excitation. And the application of passive tuned mass damper(TMD) to seismic response control of star dome structures has been investigated. From this numerical analysis, it is shown that the seismic response of spatial structure under multiple support seismic excitation are different from those of spatial structure under unique excitation. And it is reasonable to install TMD to the dominant points of each mode. And it is found that the passive TMD could effectively reduce the seismic responses of dome structure subjected to multi-supported excitation.

데크 바닥판 구조물의 실용적인 진동해석

김기철,Kim, Gee-Cheol 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.1

장경간화되고 경량화된 데크 바닥판 구조물은 부재가 유연하기 때문에 거주자의 움직임에 의하여 진동이 크게 발생할 수 있으며, 이러한 바닥판 진동은 건축물의 안전성뿐만 아니라 건축물의 사용성에도 많은 영향을 끼치므로 건축물의 품질 평가기준으로 사용되고 있다. 데크 바닥판 구조물의 올바른 사용성 평가를 위해서는 정확한 진동해석과 응답평가가 수반되어야한다. 본 논문에서는 데크 바닥판 구조물의 직교이방성을 고려한 여러 가지 모형화 방법을 적용하여 진동해석을 수행하였으며 모형화 방법에 따른 진동응답을 비교 분석하였다. 본 논문에서 제시한 데크 골 방향 강성에 대한 등가두께 모형화방법은 간단한 방법으로 데크 바닥판 구조물의 직교이방성을 간단한 방법으로 고려할 수 있으며, 정확한 진동응답을 얻을 수 있으므로 실무에서 실용적으로 활용할 수 있다. As long-span and light-weight deck floor slab are flexible and have low inherent damping, the significant floor vibration could be induced by residents' activities. These floor vibrations affect to safety and serviceability of building structures. So the vibration criteria are applied to the quality assessment of building structure. Therefore, the accurate vibration analysis should be performed for the correct assessment of deck floor slab. In this paper, practical analysis method with considering orthotropic rigidity of deck floor is proposed tot the accurate vibration analysis of dock floor slabs with form deck plates.

인접건축물의 지진응답 제어를 위한 MR 감쇠기의 복합제어 모델

김기철,강주원,채승훈,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won,Chae, Seoung-Hun 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.2

현재 건축 및 토목 구조물의 진동제어에 있어서 준능동제어에 대한 연구가 많이 수행되고 있으며 준능동제어 시스템은 수동제어와 능동제어의 장점을 가지고 있다. 최근 적은 전기 에너지로 제어가 가능한 MR 감쇠기가 개발되어 준능동제어 분야에 적용되고 있으며 이러한 MR 감쇠기를 스마트 감쇠기라 불리고 있다. 본 논문에서는 실시간으로 제어가 가능한 MR 감쇠기를 인접한 두 건축물 사이에 설치하여 제어성능을 알아보고자 한다. 또한, groundhook과 skyhook 제어 알고리즘을 결합한 복합제어 모델을 인접한 건축물의 진동제어에 적용하여 복합제어 모델의 제어성능을 알아보고자 한다. 복합제어 모델을 적용하여 인접한 두 건축물의 진동제어 성능을 분석한 결과, 복합제어 모델이 인접한 두 건축물의 진동제어에 매우 효과적인 것을 알 수 있었다. Many researchers have attempted to apply semi-active control systems in the civil engineering structures. Recently, magneto-rheological(MR) fluid dampers have been developed. This MR damper is one of semi-active dampers as a new class of smart dampers. This paper discusses the application of MR damper for seismic response control of adjacent buildings subjected to earthquake. Here, a controllable damping force of MR damper that is installed between adjacent buildings is applied to seismic response control. A hybrid model combines skyhook and groundhook control algorithm so that the benefits of each can be combined together. In this paper, hybrid control model are applied to the multi degree of freedom system representative of buildings in order to reduce seismic response of adjacent buildings. And the performance of hybrid control model is compared with that of others. It was demonstrated that hybrid control model or adjacent buildings with MR damper was effective for seismic response control of two adjacent buildings reciprocally.

인접건축물의 진동제어를 위한 MR감쇠기의 적용

김기철,강주원,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won 한국공간구조학회 2012 한국공간구조학회지 Vol.12 No.4

In recently, sky-bridge are often applied to high-rised adjacent buildings for pedestrian bridge. the seisnic response control of adjacent buildings have been studied and magneto-rheological(MR) fluid dampers have been applied to seismic response control. In this study, vibration control effect of the MR damper connected adjacent buildings has been investigated. Adjacent building structures with different natural frequencies were used as example structures. Two typed of control methods, displacement based or velocity based, are applied to determinate control force of MR damper. In this numerical analysis, it has been shown that displacement-based control algorithm is more effective than velocity-based control algorithm for seismic response control of adjacent buildings. And, when displacement-based control method is applied to control of adjacent buildings, the control of building occurred large displacement is more efficient in reducing the seismic response.

돔 구조물의 지진응답 제어를 위한 TMD의 적용

김기철,강주원,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won 한국공간구조학회 2012 한국공간구조학회지 Vol.12 No.1

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 돔 구조물에 대한 동조질량제어장치(TMD)의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 돔 구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 가장 간단한 구조이기도 한 스타 돔 구조물에 수동형 TMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. 본 연구에서는 KBC2009에 따른 인공 지진하중을 수평방향과 연직방향으로 가하여 스타 돔 구조물에 대한 지진응답을 분석하였으며 이를 바탕으로 TMD의 설치에 따른 스타 돔 구조물의 지진응답 제어성능을 분석하였다. 해석결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 지진하중의 방향에 반응하는 스타 돔 구조물의 진동모드 분석을 통하여 수동 TMD를 설치하는 것이 지진응답 제어에 있어서 효과적인 것을 확인할 수 있었다. Vibration control devices are classified into passive, semi-active and active device. TMD(Tuned Mass Damper) is one of the passive control device that is mainly used to reduce vibration level of building structure and bridge structure. In this study, the application of passive tuned mass damper(TMD) to seismic response control of dome structures has been investigated. Because star dome structure has primary characteristics of dome structures, star dome structure was used as an example dome structure that is subjected to horizontal or vertical seismic loads. From this numerical analysis, it is shown that seismic response are influenced by vibration modes and it is reasonable to install TMD to the dominant points of each mode. And it is found that the passive TMD could effectively reduce the seismic responses of dome structure.

진동대실험을 통한 축소 아치구조물의 고유진동주기 분석

김기철,강주원,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won 한국공간구조학회 2015 한국공간구조학회지 Vol.15 No.4

Large spatial structures can not easily predict the dynamic behavior due to the lack of construction and design practices. The spatial structures are generally analyzed through the numerical simulation and experimental test in order to investigate the seismic response of large spatial structures. In the case of analysis for seismic response of large spatial structure, the many studies by the numerical analysis was carried out, researches by the shaking table test are very rare. In this study, a shaking table test of a small-scale arch structure was conducted and the dynamic characteristics of arch structure are analyzed. And the dynamic characteristics of arch structures are investigated according to the various column cross-section and length. It is found that the natural vibration periods of the small-scaled arch structure that have large column stiffness are very similar to the natural vibration period of the non-column arch structure. And in case of arch structure with large column stiffness, primary natural frequency period by numerical analysis is very similar to the primary natural frequency period of by shaking table test. These are because the dynamic characteristics of the roof structure are affected by the column stiffness of the spatial structure.

MR 감쇠기에 대한 성능평가 실험

김기철,강주원,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won 한국공간구조학회 2008 한국공간구조학회지 Vol.8 No.6

바닥판 구조물의 진동제어를 위한 MR 감쇠기의 적용

김기철,곽철승,Kim, Gee-Cheol,Kwak, Chul-Seung 한국공간구조학회 2006 한국공간구조학회지 Vol.6 No.3

수동동조질량감쇠기의 진동제어 효과는 질량감쇠기와 구조물과의 동조로 인하여 나타나고 있다. 그러나 바닥판 구조물의 질량과 강성의 변화로 인하여 실제 구조물에 있어서 비동조 현상이 일어나기도 한다. 이러한 상황에서는 수동동조질량감쇠기의 성능이 비효율적이며 경우에 따라서는 구조물의 진동을 증가시키기도 한다. 본 논문에서는 기계나 사람에 의한 바닥판 구조물의 진동을 줄이기 위하여 자기유체감쇠기의 적용성을 알아보고자 한다. 준 능동제어와 groundhook 제어 알고리즘을 적용하여 준능동감쇠기의 성능과 수동질량감쇠기의 성능을 비교 분석하였다. 또한 비동조 상황에서의 준능동감쇠가와 수동질량감쇠기의 견인성을 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 자기유체감쇠기는 동조상황에서 우수한 제어 성능을 가지고 있으며 비동조 상황에서도 우수한 견인성을 보여주고 있다. A conventional passive TMD is only effective when it is tuned properly. In many practical applications, inevitable off-tuning of a TMD occurs because the mass in a building floor could change by moving furnishings, people gathering, etc. when TMDs are offtuned, TMDs their effectiveness is sharply reduced. Moreover, the off-tuned nTMDs can excessively amplify the vibration levels of the primary structures. This paper discusses the application of a new class of MR damper, for the reduction of floor vibrations due to machine and human movements. The STMD introduced uses a MR damper called to semi-active damper to achieve reduction in the floor vibration. Here, the STMD and the groundhook algorithm are applied to a single degree of freedom system representative of building floors. The performance or the STMD is compared to that or the equivalent passive TMD. In addition, the effects of off-tuning due to variations in the mass of the floor system. Comparison of the results demonstrates the efficiency and robustness or STMD with respect to equivalent TMD.

바닥판 구조물의 진동제어를 위한 준능동 TMD의 적용

김기철,곽철승,Kim, Gee-Cheol,Kwak, Chul-Seung 한국공간구조학회 2007 한국공간구조학회지 Vol.7 No.5

바닥판 구조물의 진동제어를 위한 제어시스템으로 제어력의 조절에 따라서 수동, 능동, 준능동 제어 시스템이 구분할 수 있다. 본 논문에서는 MR감쇠기와 수동 TMD를 조합한 준능동 TMD(MR-TMD)의 제어기법에 따른 바닥판 구조물의 진동제어성능을 알아보았다 MR-TMD의 감쇠기 모형화 방법에 따라서 Groundhook 모델과 Skyhook 모델이 있으며 주구조물인 바닥판 구조물의 진동제어에 있어서는 Skyhook 모델보다 Groundhook 모델보다 효과적인 것을 볼 수 있다. 그러나 TMD변위가 제한적인 경우에 MR-TMD의 감쇠기를 Skyhook 모델로 모형화하여 진동을 제어할 필요가 있다 그리고 Hybrid 제어기법을 적용할 경우에 바닥판 구조물과 TMD를 동시에 최적으로 제어할 수 있으므로 우수한 제어성능을 보이고 있다. Passive, active and semi-active control system are classified in floor vibration control system by providing control force. This paper discusses the application of a new class of semi-active TMD(MR-TMD), for the reduction or floor vibrations due to machine and human movements. This MR-TMD consists of passive TMD and MR damper. Here, displacement-based control methods are used to assess the performance of this STMD(MR-TMD). And, skyhook and the groundhook algorithm are applied to a single degree of freedom system representative of building floors. If the allowed operation space of tuned mass is limited in MR-TMD system, skyhook algorithm is more efficient than groundhook algorithm for floor vibration control. Hybrid control method demonstrates the efficiency of MR-TMD with respect to another methods.

공간구조물의 지진응답 저감을 위한 중간면진장치의 적용

김기철,강주원,김형만,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won,Kim, Hyung-Man 한국공간구조학회 2009 한국공간구조학회지 Vol.9 No.4

면진장치는 기초와 구조물 사이 에 면진장치를 설치하여 상부로 전달되는 지진에너지를 감소시키는 장치로 면진장치의 설치위치에 따라서 기초면진과 중간(지붕)면진으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 면진장치 설치 위치에 따른 아치구조물의 지진응답을 비교 분석하여 면진장치의 효용성을 검증하였다. 지붕면진 시스템은 기초면진 시스템과 비교하여 상부 지붕구조의 지진응답 저감에 있어서 보다 효과적이다. 또한 하부구조와 상부구조의 강성 및 질량변화 그리고 시공성에 있어서 지붕면진이 기초면진 시스템 보다 우수한 것으로 사료된다. The seismic isolation system reduces the seismic vibration that is transmitted from foundation to upper structure. This seismic isolation system can be classified into base isolation and mid-story isolation by the installation location. In this study, the seismic behavior of arch structure with mid-story isolation is analyzed to verify the effect of seismic isolation. Mid-story isolation is more effective than base isolation to reduce the seismic responses of roof structure. Also, this isolation would be excellent in structural characteristics and construction.