재령효과를 갖는 재료의 점탄성 거동분석

김현겸(Kim Hyeon Kyeom),이창수(Lee Chang Soo) 대한토목학회 2004 대한토목학회 학술대회 Vol.2004 No.10

PSC 박스거더 캔틸레버단부 균열제어

김현겸 ( Kim Hyeon Kyeom ),김철환 ( Kim Cheol Hwan ),정순주 ( Jung Soon Joo ),장석윤 ( Jang Souk Youn ) 한국구조물진단유지관리공학회 2013 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.2

역학적 에너지 보존원리를 이용한 사장 케이블 기본진동수 산정

김현겸(Kim Hyeon Kyeom),김용한(Kim Yong Han) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10

케이블-댐퍼 시스템의 전체감쇠비 해석을 통한 선형조합 접근법의 유효성

김현겸(Kim Hyeon Kyeom),황재웅(Hwang Jae Woong),이명재(Lee Myeong Jae) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.5A

기존의 연구들은 댐퍼만에 의한 부가감쇠비의 Universal Curve만을 제공하였기 때문에 실무에서는 케이블의 구조감쇠 및 공기역학적감쇠와 같은 자체감쇠를 독립적으로 고려하곤 한다. 즉, 케이블에 발생하는 자체감쇠비와 댐퍼에 의해 부여되는 Universal Curve로부터 얻은 부가감쇠비를 산술적으로 합하여 케이블-댐퍼 시스템의 전체감쇠비를 결정해 왔다. 하지만 이러한 선형조합 접근법은 이론적인 근거가 미약하며 관련된 연구도 찾아볼 수 없는 실정이므로 이에 관한 유효성을 검증해 볼 필요가 있다. 이것을 위해 본 연구에서는 자체감쇠를 고려한 전체감쇠비 해석법을 개발하여 정해를 제시하고 이것을 기존의 선형조합 접근법에 의해 얻어진 전체감쇠비와 비교하여 선형조합 접근법의 유효성 여부를 검증하였다. 본 연구의 결과에 의하면, 강성은 작고 최적감쇠계수와 비슷한 감쇠계수를 갖는 댐퍼가 지점에서 가깝게 설치되어 있으며, 케이블의 진동이 저차 모드 위주로 발생하고 케이블의 자체감쇠가 크지 않은 일반적인 풍환경에서는 기존의 연구그룹에서 제시하는 연구결과나 선형조합 접근법을 적용하는 것에 무리가 따르지 않는다. 하지만 외부댐퍼나 예기치 못한 고차 진동모드의 발생, 강성이 큰 댐퍼가 사용되는 경우에는 본 연구를 적용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 본 연구는 케이블의 자체감쇠를 고려한 전체감쇠비의 정해를 제시하고 이것을 토대로 선형조합 접근법에 대한 적용근거를 제시하였다는 점에서 의미를 찾을 수 있다. 차후 본 연구를 발전시켜 공기역학적감쇠에 대응하는 최적감쇠계수를 실시간으로 제시할 수 있게 된다면 MR(Magneto-rheological) 댐퍼와 같은 준능동 댐퍼의 케이블-댐퍼 시스템 제어의 중요한 알고리즘이 될 것으로 기대된다. Existing studies have suggested Universal Curve only for supplemental damping by damper. Therefore net damping has been determined by means of arithmetic summation between intrinsic, aero-damping of cable and supplemental damping of damper. However linear combination approach by means of the arithmetic summation is not enough theoretical background. So validity of this approach should be verified in order to design adequate cable-damper system by engineers. This study establishes governing differential equation which can consider intrinsic, aero-damping and supplemental damping as well. And also analysis method is solved by combination of muller method and successive iteration method. Consequently, this study succeeds in verification for validity of linear combination approach. As a result of this study, linear combination approach is limitedly effective in case of low stiffness and optimum damping coefficient of damper, short distance from support to damper, lower vibration mode, low aero-damping, and normal windy environment. Whereas this study will be effective in case of opposite conditions, and existing studies or linear combination approach occur to further error. Meaning of this study presents exact solution for net damping of cable-damper system, and verifies linear combination approach by means of the analysis method. In the future, if monitoring of optimum damping coefficient of a damper against aero-damping is feasible on time, algorithm of this study will be available for control of cable and semi-active damper system such as magneto-rheological damper.

사장 케이블 진동에 의한 보강형의 전단력 변화

김현겸(Kim Hyeon Kyeom),황재웅(Hwnag Jae Woong),이명재(Lee Myeong Jae) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.1A

사장교에 사용되는 팽팽한 경사 케이블은 풍우현상에 의하여 진동에 쉽게 노출된다. 더욱이 보편적으로 알려진 풍우현상 이외의 이상현상에 의한 과도한 진동이 발생할 여지도 항상 존재한다. 급증한 동적변위는 케이블과 보호관에 과도한 인장력을 발생시키고 정착구와 댐퍼에 피로손상을 발생시키며 보강형의 설계에서 고려하지 않았던 추가적인 전단력 변화를 발생시킨다. 본 연구는 시장 케이블의 자유장에 발생된 동적변위에 의한 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 분석할 수 있는 해석적인 기법을 기술하고, 이로 인해 발생될 수 있는 사장교의 동적문제를 간략히 언급한다. 이것을 실현시키기 위해 사장 케이블이 진동하여 법선방향 변위를 발생시킬 때 나타나는 변화를 현방향 장력과 법선방향 장력으로 분리하여 물리적인 현상을 미분방정식으로 표현한 후 전개한 해를 풍우현상에 적용하여 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 산정하였다. 주목할 것으로 CIP Recommendations(2002)에서 제시하는 방법론에 본 연구의 일부사항을 반영하여 산정하면 본 연구와 매우 유사한 결과를 제시하지만 CIP Recommendations에서 제시하는 방법론을 그대로 따라서 산정하면 10% 이상의 오차를 제시함을 확인하였다. 이것은 국제적으로 활용도가 매우 높은 설계지침에서 조차도 본 연구에서 논의하는 주제에 관한 조치가 없었음을 의미하는 것이다. 여기에 관한 검증은 사장 케이블의 진동형상을 만족하도록 외적하중을 재하시킨 탄성현수선 요소를 이용한 유한요소해석을 통하여 수행하였다. Stay cable is easily exposed to vibration induced rainy wind effects. There are some problems for not only unexpected vibration but also well-known vibration. An outbreak of displacement by the said effects brings damages such as over-tension of cables and barriers, fatigue of anchorages and dampers, and additional shear force variation of stiffening girders. This study suggests analytic methodology for dynamic tension variation of cables and shear force variation of stiffening girders. Additionally this study announces with dynamic problems for cable stayed bridge briefly. To realize this subject, we divide restoring force into chord component and normal component and then make up the differential equations which can satisfy physical phenomenon for each component. Finally we apply adequate functions such as sinusoidal and parabola in order to reduce these differential equations. Therefore we can meet with good results through a series of above process. As a remarkable result, CIP recommendations (2002) give inadequate solution with over 10% error. However it gives very good solution if parts of our study are reflected at the said recommendations. The fact means that CIP recommendations (2002) well-known as international standard of stay cables are not even concern about this subject yet. For verification of this study, F.E. analysis using E.C.C. with external forces was fulfilled, and the accuracy and conciseness of this study were shown.

프리캐스트 아치부재를 이용한 개착터널의 설계 및 시공

김현겸(Kim Hyeon Kyeom),박상진(Park Sang Jin),김승익(Kim seung ik),김동민(Kim Dong Min) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

Multiple Strand 케이블의 균등긴장 실험적 분석

김현겸 ( Kim Hyeon Kyeom ),김철환 ( Kim Cheol Hwan ) 한국구조물진단유지관리공학회 2013 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.1

댐퍼도입에 의한 사장 케이블의 제진설계

김현겸(Kim Hyeon Kyeom),황재웅(Hwang Jae Woong),이명재(Lee Myeong Jae),서주원(Seo Ju Won) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 A Vol.28 No.1A

사장 케이블은 휨강성이 미소하여 휨변형에 관한 고유감쇠비가 매우 작다. 따라서 케이블 부재는 다른 구조부재보다 진동 발생 가능성이 훨씬 높게 된다. 사장 케이블의 진동은 우수와 기류에 기인된 것과 지점운동에 기인된 것으로 대별된다. 특별히 보강형과 사장 케이블의 고유진동수 대역이 일치되는 경우를 제외하고 대부분은 우수와 기류에 기인된 진동이 발생된다. 이런 현상은 와류진동, 풍우진동, 갤로핑을 발생시키며 사장 케이블의 사용성과 내구성을 저하시킨다. 이에 대한 제어방안으로 추가감쇠비 부여(댐퍼도입)는 보편적이고 효과적인 것으로 알려져 있다. 하지만 국내는 케이블 지지교량이 활발하게 설계되고 시공됨에도 불구하고 주요 부재인 케이블의 동적설계에 관한 지침개발이 미진한 상황이다. 따라서 케이블 댐퍼도입에 관한 지침개발이 시급하다. 본 연구는 사장 케이블의 진동현상 중 댐퍼도입으로 효과적인 제어설계가 가능한 와류진동, 풍우진동, 갤로핑의 전체감쇠비 평가방법을 전개하여 풍현상에 따른 요구감쇠비 하한을 제시하고, 설치위치에 따른 유효계수가 고려된 추가감쇠비 상한과 최소설치위치를 제시하여 댐퍼도입에 의한 일관되고 체계적인 사장 케이블 제진설계 지침을 제안하고자 한다. A cable element happens to vibration easily rather than other elements because a cable element has few rotational stiffness. Dynamic motion of stay cable is distinguished from vibration by wind and/or rain and excitation by support movement. Mostly a stay cable is vibrated by wind and/or rain except that when natural periods coincide between stiffening girder and stay cable. It happens to deterioration of serviceability and durability by vortex shedding, rainy-wind induced vibration, and galloping. Additional damping generated by installation of cable damper is well known good scheme against above phenomena. Researchers have lack of effort to develop the recommendations even if cable stayed bridges are designed and constructed in Korea. Therefore, development of the domestic recommendations should be achieved as soon as possible. This study suggests the consistent and systematic recommendations on vibration controlling design of stay cable by installation of damper. It gives readers two important methodologies that one evaluates required damping ratio, the other determines installing point considering efficiency.

1면 케이블 정착부 복부판 안전성

김현겸 ( Kim Hyeon Kyeom ),정진수 ( Jung Jin Soo ),김철환 ( Kim Cheol Hwan ),정순주 ( Jung Soon Joo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2013 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.1

에너지방정식에 기초한 사장 케이블 기본진동수 추출

김현겸(Kim Hyeon Kyeom),황재웅(Hwang Jae Woong),이명재(Lee Myeong Jae) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 A Vol.28 No.1A

사장교의 장대화로 주탑 및 보강형과 더불어 사장 케이블의 동적 안정화에 많은 노력이 요구된다. 사장 케이블에서 동적 불안정은 주로 대칭 1모드와 역대칭 1모드에서 발생되며 대칭 1모드는 역대칭 1모드와 다르게 새그의 영향이 명확하게 나타나므로 기본진동수는 팽팽한 스트링으로부터 얻은 것과 상이한 결과를 제공하게 된다. 이러한 현상에 관해 Irvine, Triantafyllou, 안상섭 등은 해석적 기법을 통해 동적거동 분석을 수행하였다. 이들의 연구는 광범위한 영역의 Irvine Parameter에 대해 중요한 결과를 제시하였으나 특성점(Cross-Over Point 혹은 복합모드 형성점) 이후 영역에 대해서는 상이한 결과를 제시하였고 진동수방정식의 높은 비선형성으로 인해 해가 매우 민감한 난점이 있다. 본 연구는 사장 케이블 동적 안정 문제에 주요한 모드들 중 새그의 영향이 기장 높은 대칭 1모드의 기본진동수에 초점을 맞추었으며 일반화된 역학적에너지에 경계조건을 만족시키는 진동형상을 적용하고 Rayleigh-Ritz 방법으로 해석적인 해를 제시하였다. 선행연구들과 다르게 본 연구는 선형적인 해를 제공하며 이에 따른 오차는 특성점 이내에서 3% 미만의 오차를 보였다. 또한, 사장 케이블이나 이에 준한 케이블은 특성점을 넘지 않으므로 공학적으로 충분한 가치를 갖는다고 볼 수 있다. 더불어 대칭 1모드에서 발생되는 갤로핑과 Parametric 공진대역을 분석하여 연구의 활용성을 확인하였다. According to longer and longer span, dynamic instability of stay cable should be prevented. Dynamic instability occurs mainly symmetric 1st mode and antisymmetric 1st mode in stay cable. Especially symmetric Ist mode has a lot of influence on sag. Therefore fundamental frequency of stay cable is different from that of taut sting. Irvine, Triantafyllou, Ahn etc. analyzed dynamic behavior of taut cable with sag through analytical technical and their researches give important results for large bounds of Irvine parameter. But each research shows mutually different values out of characteristic (cross-over or mode-coupled) paint and each solution of frequency equations of all researchers can be very difficultly found because of their very high non-linearity. Presented study focuses on fundamental frequency of stay cable. Generalized mechanical energy with symmetric 1st mode vibration shape satisfied boundary conditions is evolved by Rayleigh-Ritz method. It is possible to give linear analytic solution within characteristic point. Error by this approach shows only below 3% at characteristic point against existing researches. And taut cable don't exceed characteristic point. I.e. high accuracy, easy solving techniques, and a little bit limitations. Therefore presented study can be announced that it is good study ergonomically.