풍하중을 받는 송전철탑의 정적, 동적 및 좌굴해석

정형조,신동승,문병욱,박지훈,이성경,민경원,Jung, Hyung-Jo,Shin, Dong-Seung,Moon, Byoung-Wook,Park, Ji-Hun,Lee, Sung-Kyung,Min, Kyung-Won 한국전산구조공학회 2006 한국전산구조공학회논문집 Vol.19 No.4

가섭선 및 애자가 연결되어 있는 복잡한 구조물인 송전철탑의 3차원 모델링을 통하여 동특성을 파악하고, 풍하중에 대한 응답 특성을 정적, 동적 및 좌굴 해석을 가섭선의 절단 유무에 따라 분석하였다. 우선, 고유치해석을 통해, 송전철탑이라는 구조시스템이 일반 건축물과는 달리 극소수의 저차 모드가 구조물의 동적 거동을 좌우하지 않고, 상대적으로 많은 모드들이 동적 거동에 기여한다는 것을 확인하였다. 두 번째로, 정적 해석과 좌굴 해석을 통해, 대상 구조물이 정적인 개념의 풍하중에 대해서 구조적으로 안전하고 좌굴에 대해서도 충분한 안전율을 확보하고 있음을 확인하였다 그러나, 모든 가섭선이 단절되는 극단적인 경우에는 안전율이 상당히 낮아졌으며 이러한 경우에 구조물의 붕괴 및 전도를 방지할 대책에 대한 검토가 필요하다고 사료된다 마지막으로, 풍하중의 시간에 따른 변화를 고려한 동적해석을 통해, 풍하중의 동적 변동성분이 구조물의 응답을 증가시키고 있음을 확인하였다. This paper describes dynamic characteristics of a power transmission tower consisting of lots of power lines and insulators. A numerical 3D modeling for the static, dynamic and buckling analyses of the power transmission tower is presented considering the case when the power lines are cut. Eigenvalue analysis indicates that the transmission tower shows different behavior comparing to usual structures governed by several low modes. The transmission tower is governed by lots of modes. It is verified that the transmission tower is structurally safe against the static wind and buckling loads. But the structural and buckling safety is not guaranteed when all power lines are cut, which comes to collapse the transmission tower. Further study is in need to overcome such case. Wind dynamic analysis shows that fluctuating wind loads increase the response of the tower.

사장교를 위한 LRB-기반 복합 기초격리 시스템

정형조,박규식,이인원,Jung, Hyung-Jo,Park, Kyu-Sik,Spencer, Billie-F.Jr.,Lee, In-Won 한국지진공학회 2004 한국지진공학회논문집 Vol.8 No.3

사장교에 발생하는 지진에 의한 진동을 감소시키기 위해 추가적인 능동/반능동 제어장치를 부착한 LRB-기반 복합 기초격리 시스템에 대한 논문이다. 복합 기초격리 시스템은 제어장치가 다중으로 작동하기 때문에 LRB가 설치된 교량 시스템과 같은 수동형 기초격리 시스템에 비해 제어 성능이 뛰어나다. 본 논문에서는, LQG 알고리듬에 의해 제어되는 능동형 유압식 가력기와 clipped 최적제어에 의해 제어되는 반능동형 자기유변 유체 (MR) 감쇠기를 추가적인 제어장치로 고려하여 추가적인 응답 감소 효과를 검토하였다. 이를 위해, 미국토목학회의 1단계 벤치마크 사장교에 LRB를 설치한 교량을 고려하였다. 수치해석 결과를 통해, 모든 LRB-기반 복합 기초격리시스템이 구조물의 응답을 효과적으로 감소시킴을 확인하였다. 또한, MR 감쇠기를 채택한 복합 기초격리 시스템은 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인성을 보였지만 유압식 가력기를 채택한 경우에는 강인성이 부족함을 알 수 있었다. 따라서, 반능동형 추가 제어장치를 채택한 복합 기초격리 시스템의 대형 토목구조물에 대한 적용가능성이 제어 성능 및 강인성 면에서 분명하게 검증되었다. This paper presents LRB-based hybrid base isolation systems employing additional active/semiactive control devices for mitigating earthquake-induced vibration of a cable-stayed 29 bridge. Hybrid base isolation systems could improve the control performance compared with the passive type-base isolation system such as LRB-installed bridge system due to multiple control devices are operating. In this paper, the additional response reduction by the two typical additional control devices, such as active type hydraulic actuators controlled by LQG algorithm and semiactive-type magnetorheological dampers controlled by clipped-optimal algorithm, have been evaluated bypreliminarily investigating the slightly modified version of the ASCE phase I benchmark cable-stayed bridge problem (i.e., the installation of LRBs to the nominal cable-stayed bridge model of the problem). It shows from the numerical simulation results that all the LRB based hybrid seismic isolation systems considered are quite effective to mitigate the structural responses. In addition, the numerical results demonstrate that the LRB based hybrid seismic isolation systems employing MR dampers have the robustness to some degree of the stiffness uncertainty of in the structure, whereas the hybrid system employing hydraulic actuators does not. Therefore, the feasibility of the hybrid base isolation systems employing semiactive additional control devices could be more appropriate in realfor full-scale civil infrastructure applications is clearly verified due to their efficacy and robustness.

아두이노 기반의 구조 제어 시스템 연구

정형조(Hyung-Jo Jung),김정희(Jeonghee Kim),김인호(In-Ho Kim),박시백(Shi-Baek Park) 한국소음진동공학회 2016 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.10

스마트 무선센서 네트워크 기반 사장교 건전도 감시 시스템 구축을 위한 국제공동연구

정형조(Hyung-Jo Jung),박종웅(Jong-Woong Park),조수진(Soo-Jin Cho),김호경(Ho-Kyung Kim),김영욱 대한토목학회 2013 대한토목학회지 Vol.61 No.1

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.

실제 규모의 자기유변 유체 감쇠기를 위한 동적 모델의 개발

정형조(Jung Hyung-Jo),Guangqiang Yang,Bilie F. Spencer Jr.,이인원(Lee In-Won) 대한토목학회 2002 대한토목학회논문집 A Vol.22 No.4A

쉬프트를 갖는 부분공간 반복법의 개선

정형조,김만철,박선규,이인원,Jung, Hyung Jo,Kim, Man Cheol,Park, Sun Kyu,Lee, In Won 한국강구조학회 1998 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.10 No.3

본 논문에서는 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법의 제한조건을 제거하여 수치적으로 안정한 고유치해석 방법을 제안 하였다. 쉬프트를 갖는 부분공간 반복범의 주된 단점은 특이성 문제 때문에 어떤 고유치에 근접한 쉬프트를 사용할 수 없어서 수렴성이 저하될 가능성이 있다는 점이다. 본 논문에서는 부가조건식을 이용하여 위와 같은 특이성 문제를 수렴성의 저하없이 해결하였다. 이 방법은 쉬프트가 어떤 고유치와 같은 경우일지라도 항상 비특이성인 성질을 갖고 있다. 이것은 제안방법의 중요한 특성중의 하나이다. 제안방법의 비특이성은 해석적으로 증명되었다. 제안방법의 수렴성은 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법의 수렴성과 거의 같고, 두 방법의 연산횟수는 구하고자 하는 고유치의 개수가 많은 경우에 거의 같다. 제안방법의 효율성을 증명하기 위하여, 두개의 수치예제를 고려하였다. A numerically stable technique to remove the limitation in choosing a shift in the subspace iteration method with shift is presented. A major difficulty of the subspace iteration method with shift is that because of singularity problem, a shift close to an eigenvalue can not be used, resulting in slower convergence. This study solves the above singularity problem using side conditions without sacrifice of convergence. The method is always nonsingular even if a shift is an eigenvalue itself. This is one of the significant characteristics of the proposed method. The nonsingularity is proved analytically. The convergence of the proposed method is at least equal to that of the subspace iteration method with shift, and the operation counts of above two methods are almost the same when a large number of eigenpairs are required. To show the effectiveness of the proposed method, two numerical examples are considered.

On-Off 형태의 LQG 알고리즘을 이용한 복합제어 시스템

정형조,윤우현,이인원,박규식,Jung Hyung-Jo,Yoon Woo-Hyun,Lee In-Won,Park Kyu-Sik 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.3

This paper presents a hybrid control system combining lead rubber bearings and hydraulic actuators for seismic response control of a cable stayed bridge. Because multiple control devices are operating, a hybrid control system could improve the control performances. However, the overall system robustness may be impacted negatively by additional active control devices. Therefore, a secondary on-off type controller according to the responses of lead rubber bearings is combined with LQG algorithm to improve the controller robustness. Numerical simulation results show that control performances of the hybrid system controlled by an on off type LQG algorithm are improved compared to those of the passive and active control systems and are similar to those of performance oriented hybrid system controlled by a LQG algorithm with the similar peak and normed control forces. Furthermore, it is verified that the hybrid system with an on-off type LQG controller is more robust for stiffness matrix perturbation than conventional hybrid control of system, and there are no signs of instability in the overall system. The proposed control system also maintains the control performance under not only the design earthquakes but also the other earthquakes. Therefore, the hybrid control system using on-off type LQG algorithm could be proposed as an improved control strategy for seismically excited cable-stayed bridges containing many uncertainties. 본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교에 납고무받침과 유압식 가력기를 결합한 복합제어 시스템을 적용하였다. 복합제어 시스템은 다중의 제어장치로 인해 제어성능의 향상을 기대할 수 있지만 추가적으로 사용되는 능동제어 장치로 인하여 전체 제어시스템의 강인성이 저하될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복합제어 시스템의 강인성을 향상시키기 위해 기존의 LQG 알고리즘에 납고무받침의 응답에 따른 on-off 형태의 알고리즘을 결합하였다. 수치해석 결과 on-off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 납고무받침을 사용할 수동제어 시스템이나 유압식 가력기만을 사용한 능동제어 시스템과 비슷한 최대제어력이나 평균제어력을 사용하면서 제어성능이 향상되었으며, 기존의 성능에 초점을 둔 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템과 유사한 제어성능을 나타냈다. 또한 제안된 제어시스템은 구조물의 강성행렬에 교란이 있을 때 기존의 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템에 비해 강인성이 향상되었으며 교란된 시스템에 대해 불안정성을 보이지 않았다. 제안된 제어시스템은 설계지진뿐만 아니라 다른 입력지진에 대해서도 제어성능을 유지하였다. 따라서 On-Off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 불확실성이 많은 지진하중을 받는 사장교에 개선된 제어기법으로 제안될 수 있다.

비비례감쇠 시스템의 고유치해석에 필요한 누락고유치 검사기법

정형조(Hyung-Jo Jung),조지성(Ji-Seong Jo),김병완(Byoung-Wan Kim),이인원(In-Won Lee) 한국소음진동공학회 2004 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2004 No.5

대형 구조물의 진동제어를 위한 대용량 전자기유도 시스템의 설계 및 특성 실험

정형조(Jung Hyung-Jo),최강민(Choi Kang-Min),이헌재(Lee Heon-Jae),조상원(Cho Sang-Won) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10