자력 마찰과 기압축 고무 스프링을 이용한 스마트 댐퍼

최은수,최규찬,Choi, Eun Soo,Choi, Gyu Chan 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.4

이 연구에서는 고무 스프링과 자력마찰을 조합한 스마트 댐퍼의 동적 실험을 수행하여 스마트 댐퍼의 깃발모양 (flag-shaped) 거동을 확인하고자 하였다. 스마트 댐퍼 동적실험을 수행하기 위하여, 네오디뮴 (NdFeB) 자석을 사용하였으며 $50mm{\times}50mm{\times}25mm$ ($B{\times}L{\times}H$)의 크기를 사용하였다. 또한 폴리우레탄 고무를 사용하였으며 길이 80mm 외경 80mm 내경 20mm의 크기의 원주형 고무스프링을 사용하였다. 동적 실험에서 자석의 개수와 진동수를 제어하여 수행하였으며, 자석의 개수는 0, 4, 8, 12개의 순서로 증가하였으며, 이는 자력 마찰력이 증가함을 의미하였다. 진동수는 0.1부터 2.0Hz까지 증가시키면서 진행하였다. 실험의 진행은 고무 스프링이 장착되지 않은 자력마찰 댐퍼의 자력 마찰력 평가 실험, 고무 스프링의 기압축량 평가 실험 및 최종적으로 자력 마찰력과 기압축 고무스프링이 합성된 스마트 댐퍼의 동적 실험 순서로 진행하였다. 실험 결과를 통하여 스마트 댐퍼의 깃발모양 거동을 평가하고 에너지 소산능력, 감쇠비를 평가하여 스마트 댐퍼로서의 성능을 확인하였다. This study proposes a new technology for a smart damper with flag-shaped behavior using the combination of magnetic friction and rubber springs. The magnet provides friction and, thus, energy dissipation, and the rubber springs with precompression contribute to present self-centering capacity of the damper. To verify their performance, this study conducts dynamic tests of magnet frictional dampers and precompressed rubber springs. For the purpose, hexahedron Neodymium (NdFeB) magnets and polyurethane rubber cylinders are used. In the dynamic tests, loading frequency varies from 0.1 to 2.0 Hz. The magnets provide almost perfect rectangular behavior in force-deformation curve. The rubber springs are tested without or with precompression. The rubber springs show larger rigid force with increasing precompression. Lastly, this study discusses combination of rigid-elastic behavior and friction to generate 'flag-shaped' behavior for a smart damper and suggests how to combine the magnets and the rubber springs to obtain the flag-shaped behavior.

폴리우레탄 고무 스프링의 압축 강성도 추정 및 적용

최은수,박승진,우대승,Choi, Eunsoo,Park, Seungjin,Woo, Daeseung 한국강구조학회 2017 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.29 No.3

The purpose of this study is to investigate the behavior and characteristics of rubber springs and calculate the compressive stiffness by performing dynamic compression tests of rubber springs. In order to carry out the dynamic compression test of rubber spring, total 9 rubber springs were tailored by calculating the shape factor of L80-D55, L90-D58, and L100-D60, and used for the experiments. Experiments were performed by controlling the compression according to the length of the rubber spring, and the compression was increased in the order of 5%, 10%, 15%, 20% and 25% of the strain. From the experimental results, the force-strain curves were obtained and it was confirmed that strength decrease and strength increase phenomenon occurred as the strain increased. In addition, it was confirmed that the decrease of stiffness and the increase of stiffness were clearly observed according to the size and diameter of the rubber spring, and the effective compression stiffness was estimated using the slope of the force-strain curve. By using the effective compressive stiffness, design values that can be used in actual design were presented. 이 연구에서는 고무스프링의 동적 압축실험을 수행하여 고무스프링의 거동 및 특성을 규명하고 압축 강성도를 계산하여 실제 설계값에 대해 알아보고자 하였다. 고무스프링의 동적 압축실험을 수행하기 위하여, L80-D55, L90-D58, L100-D60의 고무스프링의 형상계수를 구하여 총 9개의 고무스프링을 주문 제작 하여 실험에 사용하였다. 실험은 고무스프링의 길이에 따라 기압축을 제어하여 수행하였으며, 기압축은 변형률의 5%, 10%, 15%, 20%, 25% 순서로 증가시켰다. 실험결과를 통해 힘-변형률 곡선을 얻을 수 있었고, 변형률의 증가함에 따라 강도감소 현상과 강도증가 현상이 발생함을 확인하였다. 또한 고무스프링의 크기와 지름에 따라 강성저하 및 강성증가 현상이 확연하게 나타남을 확인하였고, 힘-변형률 곡선에서 할선기울기를 이용하여 유효 압축강성도를 추정하였다. 유효압축강성도를 이용하여 실제 설계에 사용할 수 있는 설계값을 제시하였다.

철도교용 고무패드 설치에 따른 판형교의 동적 거동 분석

최은수,김현민,오지택,김성일,Choi, Eun Soo,Kim, Hyun Min,Oh, Ji Taek,Kim, Sun Gil 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.3

본 연구에서는 '철도교용 고무패드의 강성추정기법'에서 결정된 각 고무패드의 강성과 가정된 감쇠비를 이용하여 두 판형교에서의 동적 거동을 분석하였다. 또한 패드에 의한 판형교의 동적 거동 변화가 철도교량의 거동의 한계를 규정하고 있는 규준에 적합한지도 판단하였다. 고무패드를 교좌로 판형교에 설치하면 판형교의 동적 처짐은 증가하였다. 그러나 처짐이 증가하더라도 규정에 있는 한계를 넘지는 않아 차량의 안정적 주행에 영향을 주지는 않는다. 천연고무나 크로로프렌 고무패드는 변형이 크게 발생하여 교좌로서 활용이 부적합하나, 폴리우레탄 고무패드는 변형이 작게 나타나 사용성이 우수한 것으로 판단되었다. 그러나 고속 주행을 위해서는 패드의 면적을 증가 시켜서 패드변형을 제한해야 하는 것으로 나타났다. 고무패드의 강성증가 및 감쇠비 증가가 교량의 동적 거동에 미치는 영향에 대해서 분석을 실시하였다. 고무패드의 감쇠비 증가는 교량의 동적 거동에 거의 영향을 주지 않았다. 패드의 강성 증가는 상대적으로 자중이 크고 강성이 작은 교량에서는 응답 개선 효과가 적지만, 자중이 작고 강성이 큰 즉 경간이 짧은 교량에서 상대적으로 응답 개선 효과가 크게 나타났다. In this study, the dynamic characteristics of the two open-steel-plate-girder bridges was analyzed using the pads' stiffness estimated in the previous accompanying paper.Also, it was determined that the variation in the dynamic behavior of the two bridges due to the pads corresponds to the codes describing the restriction for the steel bridges' behavior.The pads installed at the bridges increase the displacement at mid-span.However, the increase does not exceed code restrictions and does not have an adverse effect on the riding quality of the running trains. The natural and Chloroprene rubber pads are not suitable for bridge bearings since they are more deformed than the code regulated ones.

결막하 스파르가눔증 1예

최은수,한상엽,박동원,노주헌,Eun-Su Choi,Sang-Youp Han,Dong-Won Park,Ju-Hun Rho 대한안과학회 2005 대한안과학회지 Vol.46 No.12

Purpose: The subconjunctival sparganosis is rare tissue helminthiasis which developed frequently in abdominal, urethral, ureteral and vertebral cases. Authors report a case of sparganosis in the subconjunctival mass. Methods: A 51-year-old man with reddish non painful mass in his left eye on the subconjunctiva that was unresponsive to medications for 6months was evaluated and treated surgically. On surgical exploration, a white thread-like plerocercoid 0.2×4.7 cm in size was extracted from the subconjunctival mass and actively motile in the bottle filled with saline. It was confirmed as a typical sparganum under histologic examination. Three months after surgery, the lesion disappeared completely. Results: Although rare, parasitic disease should be suspected in a palpable subconjuntival mass unresponsive to the medical treatment.

Comparison of Performance of Restrainers of Steel Cables and Shape Memory Alloy Bars for Multiple-Span-Simply-Supported Bridges

최은수,김이현,박주남,조효남,Choi, Eun Soo,Kim, Lee Hyeon,Park, Joo Nam,Cho, Hyo Nam Korean Society of Steel Construction 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.6

강케이블 변위제어장치는 미국 캘리포니아주에서 프레임 구조 교량의 낙교를 방지하는데 효과적인 것으로 지난 몇 차례의 지진에서 밝혀졌다. 이러한 효과를 바탕으로, 미국 중부의 다경간 단순지지 교량에 강케이블을 적용할려는 시도가 행해지고 있다. 또한, 형상기억합금의 인장거동을 이용한 변위제어장치가 동일한 적용을 위해서 연구되고 있다. 프레임 구조교량에서는 변위제어장치가 교각에 힘을 전달하지만, 다경간 단순지지 교량에서는 교대에 힘을 전달하게 된다. 따라서 이러한 교량에서는 교대의 거동을 동시에 점검해야한다. 본 연구에서는 다경간 단순지지 교량에 대한 세 가지의 변위제어장치의 성능을 비교하였다. 강케이블, 인장거동 형상기억합금 봉 및 휨거동 형상기억합금 봉을 이용한 변위제어장치의 중진 및 강진에 대한 변위제어성능 및 교대에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해서 형상기억합금 봉의 휨 실험 및 해석모델을 제시하였다. 또한, 비선형 시간이력해석을 수행하여 원래의 교량과 보강된 교량의 거동을 비교하여 변위제어장치의 성능 및 영향을 파악하였다. 인장거동의 형상기억합금 봉은 내부힌지에서 열림의 상대변위를 제어하는데 가장 우수한 성능을 보여주었으나, 교대의 능동변위를 증가시켜 손상을 발생시켰다. 따라서 강진에 대해서는 변위제어장치를 설치하는 경우 교대의 능동거동에 대한 보강이 요구된다. Steel restrainer cables for multiple frame bridges in California in the United States have been shown to be effective in preventing unseating at internal hinges during the past several earthquakes. Consequently, the steel-cable-restrainer is being tested for applications on multiple-span-simply-supported (MSSS) bridges in the mid-American region. In addition, shape memory alloy (SMA) bars in tension are being studied for the same application, multiple frame bridges, the developed seismic forces are transferred to piers through the restrainers. However, in MSSS bridges, the seismic forces are transferred to abutments by the restrainers. Therefore, the abutment' behavior should also be investigated. In this study, we assessed the seismic performance of the three types of restrainers, such as steel restrainer cables, SMA in tension, and SMA in bending for an MSSS bridge from moderate to strong ground motion, bending test of an SMA bar was conducted and its analytical model was determined for this study. Nonlinear time history analyses were conducted to assess the seismic responses of the as-built and the retrofitted bridges. All three types of restrainers reduced the hinge opening and the SMA in tension was the most effective of the three devices in preventing the unseating, all restrainers produced damage on the abutment from the pulling action of the MSSS bridge due to strong ground motions, was found that the retrofit of the abutment in the pulling action is required in the installation of restrainers in MSSS bridges.

Effect of Simplified Methods in Seismic Analysis of Bridges

최은수,Choi, Eunsoo Korean Society of Steel Construction 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.6

본 연구에서는 스틸베어링을 가진 교량의 단순해석의 효과를 상부구조의 충돌의 유무에 따라 점검하였다. 교량의 지진해석에서는 비선형 시간이력해석이 일반적으로 사용되지만, AASHTO 등을 포함해서 많은 시방서는 단순해석법을 제시하고 있다. 그러나 AASHTO에서는 충돌에 대한 언급이 없고, 이로 인하여 단순해석의 결과가 비선형 시간이력해석과 차이가 있을 수 있음을 알 수 있다. 그래서 본 연구에서 다경간 단순지지 교량과 다경간 연속 고량, 두 형태의 교량에 대하여 비선형 모델을 개발하고, 이들을 단순해석에 적합하게 선형 모델로 수정하였다. 그리하여 비선형 시간이력해석과 단순 선형해석들의 결과를 비교 검토하였다. 이를 통해서, 단순 선형해석에 있어서 충돌 또는 접촉을 고려하는 것이 비선형 시간이력해석 결과와 가장 근접함을 알 수 있었다. The effect of several simplified methods of seismic analysis is estimated. The pounding/contacting of superstructures were considered in the multispan simply supported bridge and the multispan continuous bridge. Although nonlinear time history analysis is generally used for seismic analysis of bridges, many codes including AASHTO propose several simplified analysis methods. AASHTO, however, does not mention pounding. Therefore, the simplified methods may produce results that are different from those of nonlinear time history analysis. This study developed nonlinear analytical models of the two types of bridges mentioned. The models were then modified to the simplified linear models for simplified analysis. The results of the simplified methods were compared with those of nonlinear time history analysis. It was found that including of the pounding/contacting element in the simplified methods generated responses similar to those of the nonlinear time history analysis.

Seismic Performance of Bridges with the Modeling of Expansion Rocker Bearings

최은수,Choi, Eunsoo Korean Society of Steel Construction 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.6

미국 중부 및 동남부에 위치한 많은 교량의 형식은 강거더와 콘트리트 슬래브의 복합 상부구조를 가지는 교량으로, 이들은 주로 라커베어링에 의해 상부구조가 지지 되어있다. 지진해석에서 이동식 라커베어링은 롤러나 마찰력으로 모델링 되는 것이 일반적이다. 그러나, 라커베이링은 일정 거리를 움직인 후 핀틀에 의해서 락킹되고, 이는 교량의 지진거동에 상당한 영향을 주리라고 판단된다. 본 연구는 이동식 라커베어링의 모델형식(롤러, 마찰력, 마찰력과 하드닝, 그리고 마찰력과 락킹)에 따른 다경간 단순지지 및 연속교에서의 지진거동을 고찰하였다. 락킹모델은 급격한 강성의 변화를 나타내는 요소를 포함하고 있어, 시간이력해석에서 발산의 위험이 있으므로 사용성이 떨어진다. 반면, 롤러나 마찰력은 모델이 간단하여 사용이 간편하고 수렴의 문제가 없으나, 지나치게 큰 지진응답을 발생할 우려가 있다. 본 연구의 목적은 이동식 라커베어링의 간단한 세 모델 중, 어느 모델이 실제에 가장 가까운 마찰력+락킹 모델에 유사한 응답을 발생시키는가를 살펴보고자 하는데 있다. 롤러모델은 락킹모델에 비해 큰 값을 나타내므로, 사용하는 것이 바랍직하지 않다. 마찰모델은 약한 지진운동에서 상부구조의 변위가 작아 라커베어링에 락킹현상이 발생하지 않을 때 적합하다. 중 또는 강진운동에서는 락킹현상이 발생하므로, 마찰력과 하드닝을 고려한 모델이 실제 응답에 가장 유사한 것으로 판단되었다. Multispan simply supported bridges and multispan continuous bridges take a large portion of bridges in Central and Southeastern United Sates. The superstructure of the bridges are supported by steel rocker bearings. In general, the rocker bearings are modeled with ideal rollers or Coulomb fricition in seismic analysis. However, the rocker bearings have rocking action on pintles after rolling some distance. This rocking action may have considerable effect on the seismic performance of bridges. This study compares the effect of expansion rocker bearings models on a multispan simply supported and a multispan continuous bridge. Since the ideal roller model produces larger responses than the rocking model, its use is undesirable. However, the fricition and hardening model does not have much difference from the responses of the rocking model. In addition, the use of the tow models is convenient in seismic analyses of bridges. Although the rocking model can obtain more exact responses, its behavior is complicated and it may induce the conversion problem in time history analysis because it includes the abrupt changing of stiffiness. The friction and hardening model of expansion rocker bearings is therefore recommended in sesismic analysis.

Seismic base isolation for highway steel bridges using shape memory alloys

최은수,전준창,Choi, Eun Soo,Jeon, Jun Chang Korean Society of Steel Construction 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.1

Conventional lead-rubber bearings may be unstable in case of strong ground motions. To address this problem, this paper proposed a new concept of isolation device wherein shape memory alloy wires were incorporated in an elastomeric bearing. A three-span continuous steel bridge was used for seismic analyses to compare the performance of lead-rubber and proposed bearings. The proposed bearings showed almost the same performance as the lead-rubber bearings. In particular, the proposed bearings limited relative displacement effectively with strong ground motions and recovered its original undeformed shape. 기존교량의 내진성능개선 및 신설교량의 지진보호에 납-고무 베어링은 좋은 효과를 보여주고 있다. 그러나 납-고무 베어링은 사용상에 있어 문제점이 있으며, 이를 개선하기 위하여 형상기억합금(shape memory alloy)을 이용한 면진장치를 본 연구에서 제시하였다. 3경간 연속 고속도로 강교량의 지진해석을 통하여 납-고무베어링과 고무베어링 및 형상기억합금 와이어와의 조합 면진장치의 지진거동을 비교하였다. 해석결과 형상기억합금 와이어+고무베어링 시스템이 납-고무베어링과 거의 유사한 거동을 보여주었으며, 특히 제시된 면진장치는 상대변위의 제어 및 잔류변형에 있어 기존의 납-고무 베어링에 비해 성능이 우수했다.

그라우팅이 필요 없는 RC기둥 강판보강 기법

최은수,조성철,정영수,조백순,Choi, Eun Soo,Cho, Sung Chul,Chung, Young Soo,Cho, Baik Soon 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.1

본 연구에서는 주철근의 겹침이음으로 인해 효과적인 내진성능을 충분히 확보하지 못한 RC기둥 보강 기법의 개발을 위해 횡방향외부압력을 도입한 강판으로 RC기둥을 보강하는 기법을 제시하였다. 제시된 기법의 성능 검증을 위해 설계강도를 변수로 하여 콘크리트 공시체 45개를 제작하여 외부압력을 도입하여 강자켓으로 보강하였다. 본 연구에서 소개하는 강자켓팅 기법은 기존의 방법과 달리 강판과 콘크리트 사이에 그라우팅이 필요 없는 기법이다. 보강된 시편과 무보강 시편의 압축실험을 수행하여 각각의 결과를 비교, 분석하였 다. 본 연구를 통해 횡방향 외부압력을 도입한 강판보강은 콘크리트 시편의 강도 및 연성도 증가에 매우효과적인 것으로 나타났고 설계강도가 낮은 시편에서 강도증가현상이 두드러지게 나타났다. 두꺼운 강판은 더 큰 강도 증진효과가 있었다. 본 연구에서는 제시한 보강기법은 RC기둥에 적용하여 강도 및 연성도을 증진시키는 효과가 있을 것으로 기대된다. This study introduced a new method to retrofit RC columns with lap splice that do not have enough ductility during an earthquake. The new method used mechanical external pressure and split steel plates around the RC columns. The introduced method does not require grouting the gap between jacket and concrete surface. In this study, 45 concrete cylinders were manufactured with varyingstrengths and part of them was retrofitted with split steel jackets under a lateral confining stress. The effect of the new method was verified by comparing the results from the compressive tests of retrofitted and unretrofitted cylinders. The steel jacket that was built following the new method showed good results of increasing the compressive strength and ductility of concrete cylinders. The thicker steel jackets showed larger compressive strength, however, the ductility at failure depends on their welding quality.

FBG센서 응답을 이용한 단순보의 동적 변위 및 동특성 추정

최은수,강동훈,정원석,김학수,Choi, Eun Soo,Kang, Dong Hoon,Chung, Won Seok,Kim, Hak Soo 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.4

FBG 센서는 기존의 전기저항식 게이지에 비해 구조물의 변형율 계측이 용이하고, 내구성이 우수하여 구조물의 응답 모니터링이나 비파괴손상평가 분야의 적용성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 구조물 단면의 상 로의 치환이 가능하며, 이 곡률을 이용하여 수직변위를 계산할 수 있다. 본 연구에서는, FBG 센서를 이용하여 I 형의 강재 단순보에서 충격에 의한 동적 변형율을 측정하고, 이를 이용하여 동적 변위를 추정하여 측정된 동적 변위와 비교 평가하였다. 또한, 추정된 변위와 측정된 변위 및 변형율 시간이력을 이용하여 단순보의 동특성( 고유진동수, 감쇠비 및 모드형상)을 추정하여 해석모델의 동특성과 비교하였다. 변형율을 이용한 변위의 추정은 측정 변위보다 최대 약 10% 정도 크게 나타났다. 그러나 추정된 변위 또는 변형율 이력을 사용하여 추정한 동특성은 측정된 변위를 사용하여 추정한 동특성과 거의 일치하였고, FBG 센서를 이용한 동특성 추정 결과는 양호한 것으로 나타났다. 특히, FBG 센서 변형율은 변위에 비해 고주파 특성이 증폭되기 때문에 고차모드의 동특성 추정에 유리하였다. FBG sensors are capable of measuring the strain of structures easily and more durably than electric resistance gauges. Thus, many researches are dedicated to the application for the response monitoring or non-destructive evaluation of structures using FBG sensors. Additionally, the measured strains at the top and bottom of a cross-section can be transformed into the curvature of the section, which can be used to calculate its vertical displacement. Hence, this study aims to measure the dynamic strain signals of a steel section simply supported beam and to estimate the dynamic displacement from the strain signals, after which the estimated displacement is com pared with the measured displacement. The dynamic characteristics (natural frequency, damping ratio and mode shape) of the beam are predicted from both the estimated and measured displacement signals, and from the strain time history of the FBG sensors. The predicted properties are compared with those of an analytical model of the beam. The estimated displacement. However, the predicted dynamic properties from both the estimated displacements and the measured strains are well-correlated with those from the measured displacement. It is therefore appreciated that the estimation of the dynamic properties of FBG sensor signals is reasonable. Especially, the strain signal of the FBG sensor was amplified at a higher-frequency region in comparison with the displacement estimation with higher-mode properties.