특수 교량 케이블 부재의 진동 저감 기준연구 : (A Study on Vibration Mitigation Criteria for Stay Cables)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Hazardous vibration problems in cable-stayed bridges have been reported lately with the trend of long span over the world. This study proposes the procedures for investigating the vibration of stay cables according to the criteria for each typical vibration phenomena and design of most appropriate mitigation measures for problematic vibration. Finally the proposed procedures are applied to real cable-stayed bridge in order to examine the applicability and versatility. This study considers vortex-induced vibration, galloping, wake galloping, rain-wind-induced vibration and deck or tower induced vibration as a possible hazardous vibration of stay cable. Considered measures for mitigating the vibration are increasing damping and subsidiary cable tie. Used two criteria to identify which is hazardous vibration and whether measures are required or not are the vibration amplitude of stay cable and if considered serious vibration happens. Proposed procedures enable to investigate the vibration of stay cable systematically and of which vibration mitigation methods are appropriate. This verification results from the application of proposed procedure to real cable-stayed bridge, and the results of decision are rational and coincide with previous experience. However it should be noted that the proposed procedure and criteria may not give the exact results about the vibration of stay cables which are very complicate interaction phenomena with related to wind, rain, vibration of deck or tower and cable itself, Proposed procedure may help saving time and consistency when investigating vibration of stay cables.

국문 초록 (Abstract)

최근부터 장경간화와 더불어 세계 여러나라에서 사장교의 심각한 진동 문제가 보고되고 있다. 이러한 상황에서 련 연구는 사장교 케이블에서 발생 가능한 유해진동에 대해 정의를 하고 각각의 유해진동이 발생하는 조건 및 기준에 따라 가장 적절한 진동 저감 대책을 선택하고 저감 장치를 설계하는, 사장교 케이블의 진동 검토에 대한 전반적인 절차를 제시하고 실교량에 적용하므로써 제시된 절차및 방법의 적용성을 살펴보았다. 이를 위하여 본 연구에서는 사장교 케이블에서 발생 가능한 유해진동을 와류진동, 갤로핑, 웨이크갤로핑 그리고 지점가진에 의한 진동으로 나누었다. 또한 일반적인 사장교 케이블에 적용할 수 있는 진동의 기준치를 설정하고 현재까지 개발된 진동 저감 대책 중 현실적인 방법에 대해 검토 및 설계방법을 제시하였다. 고려된 진동 저감 대책은 감쇠비를 증가시키는 방법, 보조 케이블을 이용하여 케이블 시스템을 묶는 방법이다. 제시된 진동 유형에 따른 진동 발생 검토 기준을 실교량에 적용하여 본 결과 비교적 쉽게 각각의 유해진동이 발생하는지에 대한 여부를 알 수 있었으며 그동안 이 분야의 경험과도 잘 일치하는 결과를 얻었다. 또한 유해진동 발생시 그에 대한 대책으로 제시되는 감쇠비 증가 방법 중 댐퍼를 설치하는 방법도 실교량에 적용하였다. 댐퍼를 설계하는 방법 또한 빠른 시간에 어려움 없이 원하는 결과를 얻을 수 있으며 댐퍼 설치에 의해 사장교 케이블에서 나타나는 유해진동을 효과적으로 방지할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 진동 검토 기준이나 방법 및 진동 방지 목적의 설계는 진동 자체가 복잡한 특성을 가지고 있으며 케이블 또한 진동 거동이 복잡하므로 정답을 제공하지는 랴는다. 하지만 교량의 설계 단계나 완공 후 진동 문제 발생시 진동의 원인 파악 및 효과적 대처를 목적으로 적용할 경우 상당한 장점을 가지고 있다고 할 수 있다. 무엇보다도 케이블의 진동 검토는 본 연구에서 제공하는 기본적인 방법을 토대로 전문가의 판단이 중요하다고 할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 표목차
• 그림목차
• 요약문
• ABSTRACT
• 제 1 장 서 론
• 제 2 장 케이블의 진동
• 2.1 개요
• 2.2 와류진동(Vortex Shedding)
• 2.3 갤로핑(Galloping)
• 2.4 웨이크 젤로핑(Wake Galloping)
• 2.5 풍우진동(Rain-Wind vibration)
• 제 3 장 케이블의 감쇠
• 3.1 개요
• 3.2 구조감쇠
• 3.3 공기역학적 감쇠
• 3.4 댐퍼에 의한 감쇠
• 3.5 보조 케이블 타이에 의한 감쇠
• 제 4 장 케이블의 진동 저감 기준
• 4.1 개요
• 4.2 관련 기준의 검토
• 4.3 케이블 진동 저감 기준 적용방법 및 검토절차
• 4.4 실교량 검토 예
• 제 5 장 결론
• 참고문헌