교량 받침 형식에 따른 강상자형 교량의 진동 특성

김가영 성균관대학교 일반대학원 2016 국내석사

본 연구에서는 납-고무 지진격리받침(LRB : Lead Rubber Bearing)과 마찰진자형 지진격리받침(FPS : Friction Pendulum System)의 특성을 비교하고. 이에 대한 교량 모델링 및 여러 가지 하중을 적용하여 강상자형 교량의 진동 특성을 분석해보았다. 강박스거더의 자유진동 해석을 수행하기 위하여 유한요소해석 프로그램 ABAQUS를 이용해 3차원 쉘요소로 모델링하였다. 강박스 높이에 따른 진동특성과 수평, 수직 보강재의 유무에 따른 진동특성을 비교하기 위해 비교대상 강박스거더를 모델링하여 각 모델의 고유진동수에 따른 전체적인 거동 형상과 국부모드 형상을 살펴보았다. 또한 받침 종류별 교량 중앙부의 분포하중과 받침부의 충격하중 및 주기하중을 적용하여 적용 하중에 따른 교량 받침부의 시간영역해석을 수행하였다. 면진받침 교량의 가속도응답 동적 해석 결과를 비교함으로써 받침의 종류에 따른 상대적인 교량의 진동 특성을 연구하였다.

해양수송체 탑재 장비의 진동 저감을 위한 탄성마운트 강성 설계 연구

박찬경 창원대학교 일반대학원 2025 국내석사

Recently, the standards for vibration and noise have been steadily increasing to ensure a comfortable life on board. Reflecting this, vibration and noise regulations have been continuously strengthened. Various vibrations and noises occurring inside the ship directly affect the living and working environment on board, causing hearing loss and reduced work efficiency for the crew. Therefore, regulations on vibration and noise are being mandatorily applied, and the allowable standards are being further strengthened. To protect the crew and meet the enhanced allowable standards, it is essential to appropriately predict and establish measures to reduce vibration and noise during ship design. Predicting and managing the vibrations generated in ships at an appropriate level is a crucial design procedure. Furthermore, a design plan for controlling and managing ship vibration must be derived and applied with minimal time and cost to construct a low-vibration ship. Ship noise and vibration control is achieved by establishing measures using empirical methods and computer-aided engineering (CAE) predictions from the initial design stage and implementing follow-up measures based on measurement results after the ship is constructed. However, follow-up measures taken after ship construction can lead to increased construction costs. Therefore, reliable vibration analysis that can be quickly utilized from the initial design stage in the ship equipment industry is necessary. Elastic support mounting systems using vibration isolation rubber are known to be very economical and effective methods used in ships. The rigid body free vibration analysis, which models the entire mass as a single point mass, is very simple in modeling, and the analysis error is not significant because the stiffness of the equipment is much larger than the stiffness of the elastic support. Therefore, it can save a lot of time compared to performing finite element analysis (FEM) and can be quickly utilized. In this paper, the excitation frequency at major excitation sources in the ship will be calculated, followed by the free vibration modeling and analysis of ship equipment using elastic mount, and measurements will be conducted. The reliability will be verified by comparing the results of the analysis performed by the program with the analysis results and measurements. Furthermore, through these results, the re-selection and improvement of mounts to avoid resonance will be verified. 최근 안락한 선상 생활을 위하여 선주들의 진동과 소음에 대한 기준이 꾸준히 높아지고 있다. 이를 반영하듯 진동소음 규제가 꾸준히 강화되고 있다. 여러가지 선박내 발생되는 진동과 소음은 선박 내부 거주 및 근무환경에 직접적인 영향을 끼치는 요소로서 선원의 청력감소, 작업능률저하를 야기한다. 이 때문에 진동과 소음에 대한 규제가 의무적으로 적용되고 있으며 허용기준이 더욱 강화되고 있다. 선원을 보호하고, 강화된 허용기준을 만족하기 위하여 선박설계시 진동과 소음을 적절히 예측하여 저감대책을 수립할 수 있어야 한다. 선박에서 발생되는 진동을 예측하고 적정 수준으로 관리하는 것은 매우 중요한 설계절차다. 아울러 최소한의 시간과 비용으로 선박진동제어 및 관리를 위한 설계방안을 도출하고 적용하여 저 진동선박을 건조할 수 있어야 한다. 선박소음진동제어는 초기 설계부터 경험적인 방법 및 컴퓨터 이용공학(CAE)을 활용한 예측 그리고 선박이 건조된 시점에서 계측결과를 바탕으로 방진대책을 수립하고 적용한다. 하지만 선박이 건조된 시점에서 이루어지는 후속대책은 건조비 증가로 이어진다. 이를 위해 선박용 장비 산업에서 초기설계단계에서 신속하게 활용할 수 있고 결과에 대한 신뢰성이 확보된 진동해석이 필요하다. 탄성지지를 방진고무를 이용한 탄성지지 마운팅 시스템은 선박에서 사용되어지는 아주 경제적이고 효과적인 방법으로 알려져 있다. 전체의 질량을 하나의 질점으로 모델링하는 강체의 자유진동 해석은 모델링은 매우 단순하며, 장비의 강성이 탄성지지의 강성보다 매우 크기 때문에 해석상의 오차가 크지 않다. 때문에 유한요소해석(FEM)을 수행하는 것보다 많은 시간을 줄일 수 있으며, 신속하게 활용이 가능하다. 본 논문에서는 선박의 주요 기진원에서 가진 주파수를 계산 후, 탄성지지를 이용한 선박용 장비의 자유진동 모델링과 해석 수행 그리고 계측을 실시할 예정이다. 프로그램을 통한 해석 수행결과, 제작사의 해석결과와 계측 결과의 비교 검토를 통하여, 신뢰성을 확인하고자 한다. 또한 이 결과를 통하여 공진 회피를 위한 마운트 재선정 및 개선을 확인하고자 한다.

部分 固定緣을 갖는 直4角形 平板의 自由振動 解析

유광일 全南大學校 産業大學院 2003 국내석사

고층 구조물에서 수평 바닥 슬래브는 얇은 직사각형 판으로 분류되어져 있다. 테두리보에 의한 저항 효과 때문에 판은 단순지지도 가장자리에서 고정도 아니다. 다른말로 판은 가장자리에서 부분 고정되어 있다. 부분 고정된 판의 기본 진동수를 위한 자유진동해석은 유한요소법을 이용하여 계산하였다. 해석상에서 고려된 변수는 변장비, λ 와 양단에서의 고정계수 f_(x), f_(y)이다. 진동수의 변화는 위에서 언급한 변수의 이차 대수방정식으로 나타내었다. 제안된 대수방정식에 의해 추정된 진동수는 유한요소법에 의해 구한 값과 잘 일치하였다. 슬래브의 기본 진동수는 임의의 장소에서 진동 실험에 의해 결정되어진다. 진동수를 알게 되면 제안된 대수 방정식에 의해 고정계수, f_(x), f_(y)를 추정할수 있다. 추정된 고정계수는 구조 기술자들에게 슬래브의 사용성의 접근에 도움을 줄수 있을 것이다. In the building structures, horizontal floor slabs can be classified as thin rectangular plates. Due to the restraint effect afforded by the edge beams, the plates(or slabs) are neither simply supported nor fixed along the edges. In other words, plates are partially fixed along the edges. The free vibration analysis for the fundamental frequencies of the partially fixed plates is performed by the finite element method. The parameters considered in the analysis are aspect ratio, λ and fixity factors, f_(x) and f_(y) along the edges, respectively. The changes of the frequency are represented by the second order algebraic equation of the above mentioned parameters. The frequencies estimated by the proposed algebraic equation coincide fairly well with those obtained by finite element analysis. The fundamental frequency of a slab can be determined through an on-site vibration test. Once the frequency is known, the fixity factors, f_(x) and f_(y) can be estimiited by using the proposed algebraic equation. The estimated fixity factors will help the structural engineers better assesment of the bearing capacity and serviceability of the slab.

유전알고리즘을 이용한 케이블-스트럿 구조의 정적 및 동적 ?거화

조인호 세종대학교 대학원 2015 국내석사

초록(국문) 탠세그리티 구조를 포함한 케이블-스트럿 구조는 하나의 구조시스템에 인장재와 압축재가 구분되어 있어 해석 및 설계에 있어 그 과정이 복잡하다. 또한 인장재로의 초기응력 도입은 전체 구조의 안정성 및 형상유지를 위해 반드시 필요하다. 이러한 케이블-스트럿 구조의 형상과 그 형상과 안정성을 유지하는 초기응력을 찾는 연구는 이미 선행 연구자들에 의해 많은 진전을 이루어 왔다. 이렇게 자기평형상태를 만족하는 구조물의 초기형상과 초기응력을 결정하는 과정을 형상탐색이라 한다. 형상탐색에 의해 구한 케이블-스트럿 구조의 초기응력은 다른 구조와 달리 구조의 강성행렬에 변화를 준다. 여타 구조의 강성행렬을 구성하는 부재의 단면적, 탄성계수 및 부재의 길이로 구성된 부재별 강성행렬은 케이블-스트럿 구조도 마찬가지로 갖고 있다. 하지만 초기응력과 그 계수 및 부재의 길이에 의해 결정되는 기하강성행렬은 케이블-스트럿 구조만이 갖는 특징이다. 따라서 텐세그리트 구조를 포함하는 케이블-스트럿 구조의 접선강성행렬은 선형강성행렬과 기하강성행렬의 합으로 구할 수 있다. 구조체의 강성을 행렬화하는 것은 구조체의 동적 해석과 설계를 위해 반드시 필요한 과정이다. 본 연구에서는 자유진동해석을 통해 케이블-스트럿 구조의 한 분야인 텐세그리티 구조의 대표적 예인 Snelson's Tensegrity의 동적 해석 및 동적 제한조건을 만족하는 최적화 설계를 수행하였다. 텐세그리티 구조의 강성은 위에서 언급하였듯이 선형강성행렬과 기하강성행렬의 합으로 구성되어있으며, 이는 초기응력의 크기가 전체 구조의 강성에 영향을 미친다는 것을 뜻한다. 또한 강성은 구조의 고유진동수와 비례한다. 따라서 본 연구에서는 초기응력 계수의 변화를 주며 구조체의 고유진동수 변화를 탐색하였다. 그 결과 예상과 같이 고유진동수는 초기응력의 계수가 증가함에 따라 함께 증가하는 것을 볼 수 있다. 이 결과를 바탕으로 유전알고리즘을 이용하여 구조물의 고유진동수를 동적 제한조건으로 설정하여 각 부재의 단면적을 줄여가며 초기 구조물의 고유진동수 보다 떨어지지 않으면서 자중을 최소화하는 최적화 연구를 수행하였다. 이에 덧붙여 각 부재가 일정 수준 이하로 단면이 감소하는 것을 방지하기 위하여 허용응력을 정적 제한조건 설정하였다. 이를 통해서 텐세그리티 구조로 대표되는 케이블-스트럿 구조의 정적 및 동적 최적화 설계를 통해 텐세그리티 구조가 실제 구조물로서 사용자에게 안전한 공간을 제공하며, 그 장점을 살려 강성이 우수하며 경량의 구조물로서 경제적인 공간을 창출하는 구조로서의 설계를 하였다. Abstract(English) This paper conducts the research about dynamic and static optimization. It is quite clear for a certain cable-strut structure, changing the level of pre-stress make the natural frequency to rise or fall. Through doing study on several constraints of tensegrity, this paper make result about optimization under dynamic or weight constraints. It makes tensegrity to be more applied for real construction field. For static optimization, there is a static constraint related to allowance stress. It is considering that reducing cross-sectional area of each members must be limited by the cross-sectional area from allowance stress. On the other hands, controlling the dynamic ability of certain structures, it is necessary to dealing with the dynamic constraint of the structures. Therefore natural frequencies of the structures is used for the dynamic constrains. First of all, It is need to calculate the origin natural frequencies. After doing the first step, these frequencies should be set by the dynamic constraints which is the lower boundary scope of the natural frequencies because the stiffness of a certain structure is proportional to the natural frequencies. For reducing the weight of the object structure, the cross sectional area could be design variables as cutting down the size. But if the size of the cross sectional area is blankly decreased, It is not meaningful for the structural optimization. Therefore the static and dynamic constraints are should be set in order to getting the optimal results. The purpose of this study is that getting the optimal weight of the object structure under static and dynamic constraints. After that considering the natural frequencies and modeshape of the most optimal value in each cases, The dynamic characteristic of the cable-s5trut structure is dealing with.

프리스트레스트 강합성 교량의 거동

김준식 경원대학교 일반대학원 토목환경공학과 2008 국내석사

효과와 단면의 변형에 따른 텐돈의 변형의 영향을 밝히기 위해 사하중 및 활하중이 작용될 때 합성전·후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 거더의 동적특성을 파악하기 위해 다양한 교량길이와 부재단면에 대해 각각 동적해석을 수행하여 고유진동모우드와 고유진동수를 구한다. 거더의 내진 특성을 파악하기 위하여 도로교 표준시방서에서 제시한 응답스펙트럼을 이용하여 지진하중에 대한 다중응답스펙트럼 해석을 실시한다. Member force, strain and stress distribution of a section are obtained for prestressed steel and concrete(PSSC) composite bridge subjected to dead and live load in order to interpret the effect of prestressing and deformation of tendon. The stress and strain distribution and moment capacity are obtained for both noncomposite and composite section and for allowable stress limit state, yield limit state and strength limit state. Free vibratin anlysis are performed to find out the charateristics of dynamic effects of PSSC girders and obtain the natural frequencies and modes under various span lengths and sectional properties. Also, mutli-mode response spectrum analysis using domestic code are performed to get the seismic effects of the girders.

수치해석법을 이용한 임의선형 아치의 자유진동 해석

이태은 원광대학교 2005 국내박사

大型 構造物의 自由振動解析을 爲한 修正된 逆反復法

황규동 中央大學校 1990 국내박사

橋梁의 動的解析에 관한 理論 및 實驗的 硏究

함충호 大邱大學校 大學院 1999 국내석사

진동 모드를 이용한 사장교의 손상검색

공민식 서울市立大學校 2004 국내석사

곡률 보요소를 이용한 보의 자유진동해석

김식연 서울大學校 大學院 1992 국내석사