MR 엘라스토머를 이용한 기초격리 시스템에 대한 타당성 연구

장동두,무하마드 우스만,성승훈,문영종,정형조,Jang, Dong-Doo,Usman, Muhammad,Sung, Seung-Hoon,Moon, Yeong-Jong,Jung, Hyung-Jo 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.6

본 논문에서는 지진으로부터 구조물을 효과적으로 보호하기 위하여 MR 엘라스토머(MRE)를 이용한 새로운 형태의 스마트 기초격리 시스템을 제안하고, 이에 대한 내진성능을 파악하였다. MRE는 자성물질을 포함한 실리콘 혹은 고무로써 자기장에 의해 강성이 변하는 스마트 재료이다. 기초격리 시스템은 토목 및 건축분야에서 구조물의 내진성능 향상을 위해 가장 널리 쓰이는 장치로 지반과 구조물을 격리시켜 구조물에 가해지는 입력 하중을 감소시켜주는 장치이다. 기존 수동형태의 기초격리 장치는 다양한 입력하중에 대한 적응성이 부족하고 기초격리 장치에서의 과도한 변위 등의 단점이 있는 반면, 새로 제안한 시스템은 제어 가능한 강성범위가 넓어 이를 개선할 수 있다. MRE를 이용한 기초격리 장치의 성능을 확인하기 위하여 기초격리 장치를 도입한 단층 및 5층의 건물에 대해 다양한 역사지진 하중을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 제안된 시스템은 기존 수동형태의 시스템에 비해 구조물의 응답 및 기초격리장치의 변위를 감소시키는 데 탁월한 효과가 있음을 확인하였다. The feasibility study of a newly proposed smart base isolation system employing magneto-rheological elastomers(MREs) has been carried out. MREs belong to a class of smart materials whose elastic modulus or stiffness can be adjusted by varying the magnitude of the magnetic field. The base isolation systems are considered as one of the most effective devices for vibration mitigation of civil engineering structures such as bridges and buildings in the event of earthquakes. The proposed base isolation system strives to enhance the performance of the conventional base isolation system by improving the robustness of the system wide stiffness range controllable of MREs, which improves the adaptability and helps in better vibration control. To validate the effectiveness of the MRE-based isolation system, an extensive numerical simulation study has been performed using both single-story and five-story building structures employing base isolated devices under several historical earthquake excitations. The results show that the proposed system outperformed the conventional system in reducing the responses of the structure in all the seismic excitations considered in the study.

진동대 실험을 통한 신개념 스마트 수동제진장치의 제진성능 평가

장동두,정형조,문석준,Jang, Dong-Doo,Jung, Hyung-Jo,Moon, Seok-Jun 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.1

본 논문에서는 지진이나 강풍과 같은 동적하중으로부터 구조물을 효과적으로 보호하기 위한 MR 감쇠기 기반의 스마트수동시스템의 제진성능을 파악하였다. 스마트 수동시스템은 MR 감쇠기와 MR 감쇠기의 전력원으로 사용하기 위한 전자기유도(Electromagnetic Induction, EMI)장치를 결합시킨 시스템이다. EMI 장치는 영구자석과 코일로 이루어져 있으며, MR감쇠기와 같이 구조물에 설치되어 구조물의 상대변위에 의해 발생하는 운동에너지를 Faraday의 전자기유도법칙에 따라 전기에너지로 변환시켜 감쇠특성을 변화시키기 위해 MR 감쇠기에 제공하게 된다. 스마트 수동 제어시스템은 기존의 MR 감쇠기 기반 반능동 제진시스템에서 필요로 하는 센서, 제어기, 전원공급장치 등의 피드백 제어시스템을 EMI 장치로 대체함으로써 훨씬 간편하고 설치 및 유지관리가 용이하게 된다. 본 연구에서는 6층 규모의 철골 구조물을 대상으로 다양한 역사지진 하중에 대한 진동대 실험을 통해 스마트 수동 제어시스템의 제진성능을 확인하였다. This paper presents the vibration control performance of the smart passive control system to suppress the undesired vibration of the structure subjected to the earthquake loadings. Smart passive control system is the MR damper-based control system augmented with electromagnetic induction(EMI) device which consists of permanent magnets and solenoid coils. According to the Faraday's law of electromagnetic induction, an EMI device produces electrical energy from the mechanical energy due to the reciprocal motions of the structure and provide it to the MR damper. The smart passive control system can be the simple and easy to implement and maintain control system by replacing the feedback control system including sensors, controllers and external power sources of the conventional MR damper-based semiactive control system with the EMI device. The control performance of the smart passive control system is evaluated through the set of shaking table test considering the various historical earthquake loadings.

차량-궤도 상호작용 해석을 통한 사전 제작형 플로팅 슬래브 궤도의 동적 안정성 검토

장동두(Dongdoo Jang),김진호(Jin-Ho Kim),권세곤(Se-Gon Kwon) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.3

기존 선하역사의 소음 및 진동 문제를 해결하기 위해 제안된 사전 제작형 플로팅 슬래브 궤도는 길이 5m 정도의 슬래브 패널을 공장에서 제작하고 방진장치를 설치하여 일체화한 궤도이다. 이를 통해 별도의 열차 운행 중단 없이 급속시공이 가능하여 신설역사 뿐 아니라 기존 선하 역사에 적용이 가능한 장점이 있다. 그러나 패널 길이가 5m로 짧아 실제 시공 구간 길이에 따라 다수의 패널이 설치되어야 함에 따라 궤도의 불연속 구간이 많이 발생한다. 또한 플로팅 슬래브 궤도의 작동 원리 상 일반 궤도에 비해 차량 운행으로 인한 과도한 변위가 발생할 여지가 있고 기존 궤도와의 접속부에서의 지지강성 차이로 인해 동적 불안정성이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 사전 제작형 플로팅 슬래브 궤도에 대해 차량-궤도 상호작용 해석을 수행하여 윤중변동율, 차체가속도, 레일응력 및 상압력의 검토를 통해 동적 안정성을 확인하였다. 검토 결과 플로팅 궤도 구간 내에서의 동적 안정성은 확보하는 것으로 나타났지만 기존 궤도와의 접속부에서는 일부 기준을 초과하는 것으로 나타나 이를 해소하기 위한 방진장치 배치 방안을 제시하였다. A precast floating slab track with a 5m slab panel and installed with isolators is proposed to solve the noise and vibration problem at existing elevated railway stations. Thus, the construction can be carried out rapidly without interrupting the train operation. However, dynamic instability problems may be caused by repeated discontinuities in track due to the short slab panel length and excessive rail displacement due to the inherent operation mechanism of a floating system in reducing the vibration. Furthermore, the difference of the supporting stiffness at the transition between the floating track and ballast track may raise problems. In this study, the assessment factors to evaluate the dynamic stability of the precast floating slab track are presented and assessed with the vehicle-track interaction analysis. Through the analysis, all values relevant to the stability at the floating track section are found to be acceptable, and the slab panels at the transition section are designed to satisfy the stability.

사장 케이블의 진동 저감을 위한 스마트 제진 기술 도향

정형조,장동두,이승우,Jeong, Hyeong-Jo,Jang, Dong-Du,Lee, Seung-U 한국소음진동공학회 2008 소음 진동 Vol.18 No.1

은파보도현수교의 진동제어를 위한 TMD설계 및 검증

김윤석,주석준,장동두,김형섭,Kim Yun-Seok,Ju Seok-Jun,Jang Dong-Du,Kim Hyeong-Seop 한국전산구조공학회 2006 전산구조공학 Vol.19 No.3

레일 진동감쇄에 의한 소음방사 특성에 관한 연구

김진호(Kim, Jin-Ho),장동두(Jang, Dongdoo),김희규(Kim, Hee-Kyu) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.4

철도의 운행으로 인하여 발생하는 다양한 소음 중 큰 부분을 차지하고 있는 전동소음의 경우 차륜과 레일의 접촉에 의하여 진동과 이로 인한 소음방사가 발생하므로, 레일 진동에 대한 특성과 이로 인한 방사소음과의 상호연관성 및 특성의 파악이 필요하다. 본 연구에서는 레일의 유한요소 모델을 구성하고 경계요소법을 이용하여 진동으로 인해 발생하는 소음방 사를 예측하였다. 입력으로는 레일에서의 진동속도 계측치를 이용하였고 소음방사 예측결과를 계측결과와 비교하여 해석 기법의 신뢰성을 검증하였다. 또한 레일 감쇄 특성에 따른 소음방사 특성을 주파수 영역에서 검토하여 레일 댐핑재의 적용에 따라 약 3dB(A)의 방사소음 저감 효과가 있음을 확인하였다. Rolling noise caused by the contact between the train wheels and rails is the main factor of noise generated by the operation of railway, therefore the features of rail vibration and its correlations with noise radiation should be identified. In this study, noise radiation generated from vibration were predicted by utilizing FE model with boundary element method. Noise radiation generated from vibration were predicted by utilizing FE model with boundary element method, and were compared with the measured noise in order to validate the reliability of the analysis method. In addition, the features of noise radiation according to the rail attenuation were examined in the frequency domain, and the noise radiation has been reduced by approximately 3dB(A) with additional rail damping.

변위 의존 마찰력 방진장치의 진동저감 특성

양신추(Sin Chu Yang),장동두(Dongdoo Jang) 한국철도학회 2017 한국철도학회논문집 Vol.20 No.6

제진 테이블의 미진동 저감을 위한 PZT stack 가력기 기반 복합형 마운트 시스템

문영종(Yeong-Jong Moon),장동두(Dong-Doo Jang),문석준(Seok-Jun Moon),최상민(Sang-Min Choi),정형조(Hyung-Jo Jung) 한국소음진동공학회 2009 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11

미고결 파쇄대 구간에서 발생하는 터널바닥 지반 융기의 원인과 대책

이일화,유민택,박정준,최영태,장동두,Lee, Il-Hwa,Yu, Min-Taek,Park, Jeong-Jun,Choe, Yeong-Tae,Jang, Dong-Du 한국터널지하공간학회 2018 자연, 터널 그리고 지하공간 Vol.20 No.4

선하역사의 슬래브 진동에 의한 소음방사 특성에 관한 연구

김진호(Kim, Jin-Ho),장동두(Jang, Dongdoo),지용수(Ji, Yong-Soo) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.5

궤도가 역사의 상부에서 연결되는 선하역사 형식의 경우 일반 역사 구조형식과 달리 진동이 직접 전달되는 구조적 특성으로 인하여 진동 및 소음레벨이 타 형식의 역사와 대비하여 상대적으로 높은 상황이다. 따라서 구조물 진동과 이로 인해 발생되는 구조물 기인 소음에 대한 특성 파악과 그 결과를 활용한 저감 방안의 수립이 필요하다. 본 연구에서는 기존 슬래브와 진동을 절연시키는 구조형식의 플로팅 슬래브에 대하여 외력에 의한 가진 시 발생하는 구조적 진동과 이로 인한 구조물 기인 소음의 상관성을 고찰하고자 실험과 해석을 수행하였다. 표준형 및 플로팅 슬래브를 제작하여 가진함으로써 진동응답과 소음을 계측하였고, 수치해석, 유한요소법과 SEA 기법을 활용하여 시뮬레이션을 수행하였다, 실험 및 해석을 통하여 슬래브의 동적 구조적 특성, 구조물 진동과 소음의 상관성, 플로팅 슬래브의 저감 효과 등에 관한 결과를 도출하였다. In the case of elevated railway station in which railway is connected with superstructure of station, vibration and noise level is relatively higher than those of general structure type station due to structural characteristic which transmits vibration directly. Therefore, characteristic understanding of structural vibration and accompanying structure cause noise and establishment of reduction plan through the results are in need. Test and analysis are performed in this research to consider correlativity between structural vibration and accompanying structure cause noise when external forces are applied on standard slab and floating slab which is able to isolate vibration. By producing and loading on standard and floating slab, vibration and noise response are measured while simulation using numerical analysis, finite element method and SEA method is performed. The results about structural dynamic behavior of slab, correlativity between structural vibration and noise, reduction performance of floating slab is deduced through the analysis of tests.