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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.
케이블 지지 구조물의 안전성 모니터링을 위한 새로운 동특성 계측 시스템
정형조 ( Jung Hyung-jo ),이성진 ( Lee Sung-jin ),김인호 ( Kim In-ho ),장동두 ( Jang Dong-doo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.12 No.2
본 논문에서는, 케이블의 과도한 진동을 제어하기 위해 개발된 신개념 스마트 제진 장치인 EMI 시스템(전자기유도부, Electromagnetic Induction System)을 이용하여, 케이블 지지 구조물의 안전성 모니터링을 위한 케이블의 동특성 및 장력을 추정하는 기법의 적용성을 확인하였다. 실 규모 케이블을 이용한 실험 결과, EMI 시스템을 통해 계측된 케이블의 속도 데이터로도 케이블의 고유진동수를 정확히 추정하여, 신뢰성 있는 케이블의 도입 장력값을 찾아냄을 알 수 있었다. 따라서, 본 논문에서 사용한 EMI 시스템이, 케이블 제진이라는 기본적인 목적을 만족함과 동시에, 케이블 지지 구조물의 안정성 모니터링의 기능도 부가적으로 수행 할 수 있음을 확인하였으며, 이를 통해 EMI 시스템의 효율성을 검증하였다.