CTMD의 질량비에 따른 단순보의 휨거동 제어효과

허광희 ( Gwang-hee Heo ),서상구 ( Sang-gu Seo ),김충길 ( Chung-gil Kim ),전승곤 ( Seung-gon Jeon ),김민기 ( Min-ki Kim ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.25 No.6

본 연구는 강제진동으로 인해 교량에 발생되는 휨 변위를 효과적으로 완화하는 것이 목적이다. 단순보의 휨거동 제어를 위하여 스프링과 mass의 관계를 결합한 CTMD(Combine Tuned Mass Damper)를 개발하였다. 개발한 CTMD는 교량의 특성에 따라 질량비의 조절이 가능하도록 CTMD 내부의 Mass를 가감할 수 있는 Mass slot과 Mass block을 설계 제작하였다. CTMD에 적용된 Spring의 최대하중은 33.15N으로 고정하였다. 개발된 CTMD의 성능을 평가하기 위하여 길이 10m, 폭 0.6m, 높이 0.74m인 단순보를 제작하였다. 단순보의 지점조건은 한단 힌지, 한단 롤러로 구성하였다. 실험 방법은 단순보의 중앙에 CTMD를 설치하고 Mass를 조절하여 질량비에 변화를 주어 실험하였다. 이때 질량비에 따른 휨 거동 제어효과는 단순보의 중앙에 설치한 LVDT를 이용하여 측정하였다. 가진 조건은 단순보의 최대 휨 거동을 유발시키기 위하여 단순보의 힌지단에서 1.25m 떨어진 곳에 관성형가진기를 설치하여 3Hz로 흔들었다. 실험 결과 최적의 질량비가 2.1일 때 휨 거동 변위의 감쇠율이 약 71.2%로 최상의 제어효과를 나타내는 것으로 확인되었다. The purpose of this study is to effectively mitigate the bending displacement that occurs in the bridge due to forced vibration. We developed CTMD (Combine Tuned Mass Damper) that combines the relationship between spring and mass to control the bending behavior of simple beams. The experiment was conducted to confirm the control effect according to the change in the mass ratio of the developed CTMD. The developed CTMD is designed and manufactured so that the mass ratio can be adjusted according to the characteristics of the bridge. The maximum load of the spring applied to CTMD was fixed at 33.15 N. In order to evaluate the performance of the developed CTMD, a simple beam composed of hinges and rollers as boundary conditions was fabricated. In the experimental method, a CTMD was installed in the center of a simple beam and the deflection displacement according to the mass ratio was measured. The shaking condition was shaken at 3 Hz to induce the maximum bending behavior of the simple beam. As a result of the experiment, it was confirmed that when the optimal mass ratio was 2.1, the damping rate of the bending behavior displacement was about 71.2 %, indicating the best control effect.

강재 단순보 단부에 근접한 개구부의 구조성능에 관한 실험적 연구

한동호 ( Dong-ho Han ),윤성기 ( Sung-kee Yoon ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.6

본 연구는 강재 단순보의 유공보 시스템에서 개구부를 지지점 에 근접한 위치에 설치하는 경우에 대하여 구조성능을 파악하고자 실험을 실시하였다. 또한 수직·수평 강판을 이용한 개구부 보강에 대하여도 실험을 통하여 구조성능을 파악하였다. 강재 단순보에서 개구부가 지지점에 근접한 위치인 강재보 높이의 절반(D/2)인 경우에 강재보 높이(D)인 경우보다 적절한 개구부 위치인 것을 알 수 있었다. 또한 보강방법으로는 수직강판 보강보다는 수평강판 보강이 보강효과가 크며, 개구부와 강판의 간격이 없는 것이 구조성능이 더 큰 결과를 얻을 수 있었다. This study was conducted to identify the structural performance of the opening in a location close to the support point in the perforated beam system of steel beams. In addition, structural performance was determined through experiments on reinforced openings using vertical and horizontal steel plates. In the steel simple beam, it was found that the opening was in a position closer to the support point, half the height of the steel beam (D/2), which was more appropriate than the height of the steel beam (D). In addition, the reinforcement effect of horizontal steel plate was greater than that of vertical steel plate reinforcement. Structural performance was improved when there was no gap between openings and steel plates.

一定方向의 軸力과 移動彈性系에 의한 動荷重을 받는 單純보의 動特性

김봉균 동의공업대학 2001 論文集 Vol.27 No.1

An analysis is Presented on the influence of the axial forces and a moving elastic system at constant velocities on dynamic behavior of a simple beam. The compressive and tensile fores are conservative, which remain in constant directions. A moving elastic system consists of spring, viscous dampers, a sprung mass, and an unsprung mass. The sprung mass is an elastic body supported at both ends by the suspension unite consisting of springs and viscous dampers, and assumed to be vibrated transversely. The unsprung masses are the rigid bodies attached to the bottom of the suspension unit and moves, not separating from a simple beam, at constant velocity on it. Gravitation and inertia fores of the sprung and unsprung masses, the vertical displacement and transverse vibration of the sprung mass, and the spring and damping fores make a moving elastic system vibrate by their coupling, and also this vibration and the velocity of a moving elastic system make a simple beam vibrate transversely. As the position of a moving elastic system moves to the right on a simple beam, the deflection of it is increased. The deflection of a simple beam is not nearly influenced by the velocities of a moving elastic system in first mode, but is more influenced in total mode. The deflection of a simple beam is very large at the high velocity of a moving elastic system in total mode. Since the spring force control the transverse vibration of a simple beam, the large force of springs decrease the deflection unit and an axial force influence infinitesimally on the deflection of a simple beam.

부분적으로 다른 물성치를 갖는 단순보의 진동해석

배승훈(Seung-Hoon Bae),조대원(Dae-Won Cho),김대환(Dae-Hwan Kim),구정모(Koo Jung Mo),정의봉(Weui Bong Jeong),조진래(Jin Rae Cho) 한국소음진동공학회 2017 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.4

H형강과 구조용집성재의 삽입길이에 따른 접합부의 탄소성 거동

김순철,양일승,문연준,Kim, Soon Chul,Yang, Il Seung,Moon, Youn Joon 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.2

In some cases, wooden structures are used for medium-rise buildings. It is therefore necessary to develop and test a new structural system for medium-rise buildings using wooden structures. This study deals with high-performance, laminated, timber-based composite members, which consist of structural laminated timber and H-beam. Simple beam tests were performed to determine the strength, stress distributions, and failure patterns of laminated timber. The main parameters are the insertinglength (1, 1.5, and 2 times the H-beam height) and the epoxy between the top/bottom flange of the H-beam and the top/bottom flange of the laminated timber. The results of the test show that the specimen with an inserting length that is 2 times the H-beam height was characterized by fairly god strength and stiffness. 최근 환경문제의 대두로 친환경 재료를 사용하는 건축물에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 특히, 북미나 일본 등지에 서는 목질구조를 이용한 4층 정도의 사무소건축이나 교외형 호텔, 학교 등의 중층 목조 건축물을 실현하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 구조물은 하부층은 RC조로 하고 상부층은 목조로 하는 하이브리드 구조형식으로 보급되고 있다. 기존의 볼트나 드리프트 핀을 목재 중에 접합구를 삽입하는 방식으로 준 내화성능의 확보나 외관상의 이점이 있으나, 하중을 전달하는 지압면적이 작어 목재의 내부로 접합장치가 파고들기 때문에 목재에 균열을 발생시키는 약점이 있다. 본 연구에서는 목질 하이브리드 구법으로서 비교적 큰 하중을 받을 수 있는 2방향 라멘접합부 개발을 목표로 새로운 모멘트저항형 접합법을 검토하고자 한다. 이러한 시스템을 구축하기 위하여 H형강을 이용한 이음접합 단순보의 휨 실험을 행하였으며, 주요한 변수는 구조용집성재와 H형강의 삽입길이(보춤의 1배, 1.5배, 2배)와 H형강 상 하 플랜지와 구조용집성재 상하면 사이의 틈새에 에폭시의 충전유무이다. 실험결과, H형강의 보춤의 2배를 확보함으로써 목재의 강도 및 강성을 충분하게 발휘할 수 있었다.

일정체적 단순지지 최강보

이병구(Lee Byoung Koo),이태은(Lee Tae Eun),김영일(Kim Young Il) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.2A

이 논문은 정다각형 중실단면을 갖는 최강보에 관한 연구이다. 이 연구에서 보의 체적은 항상 일정하다. 이러한 보에 집중하중과 만재 사다리꼴 분포하중이 작용하는 경우에 탄성곡선의 미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 정적 거동을 산정하였다. 미분방정식은 Runge-Kutta법을 이용하여 수치적분을 하였고 미지수인 보의 초기치는 shooting method를 이용하여 산정하였다. 수치해석 예에서는 단순보를 채택하였고, 단면깊이의 형상함수로는 선형, 포물선형 및 정현형의 함수를 채택하였다. 이 연구에서 얻은 수치해석의 결과로부터 보의 정적 최대거동값이 최소가 되는 단면형상 즉 최강단면비를 산정하였다. This paper deals with the strongest beams with the solid regular polygon cross-section, whose volumes are always held constant. The differential equation of the elastic deflection curve of such beam subjected to the concentrated and trapezoidal distributed loads are derived and solved numerically. The Runge-Kutta method and shooting method are used to integrate the differential equation and to determine the unknown initial boundary condition of the given beam. In the numerical examples, the simple beams are considered as the end constraint and also, the linear, parabolic and sinusoidal tapers are considered as the shape function of cross sectional depth. As the numerical results, the configurations, i.e. section ratios, of the strongest beams are determined by reading the section ratios from the numerical data related with the static behaviors, under which static maximum behaviors become to be minimum.

TMC 건축용 내화강재 적용 단순 보부재의 고온 거동에 관한 기초 연구

권인규 ( Kwon In-kyu ) 한국건축시공학회 2016 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.16 No.2

Performance has been developed in terms of structural strength. Especially, in a structural steels, it is regarded as a common design process that an yield stress of thicker plate than 40mm uses that of below 40mm in thickness. This can be done using TMCP(Thermo mechanical control process). In this study, the structural stabilities such as deflection, maximum load carrying capacity would be calculated in high temperatures.

각형강관으로 보강한 H형강 유공보의 보강량 효율에 대한 실험적 연구

한동호,윤성기 대한건축학회지회연합회 2021 대한건축학회연합논문집 Vol.23 No.2

This study was conducted to identify the structural performance of the opening in a location close to the support point in the perforated beam system of steel beams. In addition, structural performance was determined through experiments on reinforced openings using steel plates and square steel tube. In steel simple beams, the openings were more appropriate than the height(d) of the steel beam to be located close to the support point, half the height(d/2) of the steel beam. The reinforcement volume efficiency ratio is a comparison of reinforced load ratio and Reinforced volume ratio, this is an indicator that considers structural performance with an economic efficiency. The reinforcement volume efficiency ratio of square steel tube was greater than that of steel plate. Consequently, considering the economic feasibility along with the reinforcement performance, square steel is judged to be a more suitable reinforcement form for reinforcement of H-Shaped Steel Simple Beams with Web Openings than steel plates.

개구부를 가진 H형강 보의 보강형태에 따른 구조거동의 해석적 연구

한동호,윤성기 대한건축학회지회연합회 2020 대한건축학회연합논문집 Vol.22 No.6

This study conducted an analysis to identify the difference in strength before and after reinforcement of steel perforated beams using the finite element analysis program. In addition, the efficiency compared to the amount of reinforced materials and load ratio was compared as an indicator for evaluating the overall efficiency considering economic feasibility along with the increase in the strength of steel perforated beams. It can be seen that the increase in reinforcement does not necessarily increase in strength depending on the type. In the case of the same reinforcement, it was found that there was a standard for the reinforcement that was optimal for the reinforcement efficiency. The results of this study are believed to be used as basic data for the development of economic reinforcement methods through the optimization of reinforcement efficiency along with the strength reinforcement in the steel perforated beam system.

교량-차량 동적상호작용을 고려한 시간가변적 시스템 특성 분석

이재훈,이영재,김은주 한국전산구조공학회 2022 한국전산구조공학회논문집 Vol.35 No.1

Natural frequency variations in a vehicle–bridge interaction system is examined. The interaction system is designed for a simple beam subject to a moving vehicle. The equation of motion for the system is derived under the quarter–car condition, and numerical simulation is performed.Frequency amplification ratio (FAR) is defined as a ratio between the initial and the varying natural frequency of the system; a discontinuity in the FAR implies a resonance condition. Analysis is mainly focused on patterns, frequency variation characteristics, and discontinuity points of the FAR under the vehicle mass and tire stiffness variations. The result reveals that the interactions between the system affects the natural frequency of both the vehicle and the bridge in similar frequency regions that can be visually identified at the middle of the span using the FAR. 본 연구에서는 차량-교량 상호작용 시스템의 고유진동수 변화를 분석하였다. 차량이 주행하는 교량의 동특성은 차량의 질량 및 진동을 무시하지 않는 경우 상호작용을 반영해야 하는데, 이때 시스템은 시간가변적이므로 고유진동수 또한 시간가변적인 특성을 보인다. 따라서 본 연구에서는 차량과 교량을 각각 2자유도를 갖는 시스템으로 모델링하여 차량의 위치와 질량비 그리고 시스템 강성비에 따른 시간가변적 고유진동수를 산출하였다. 분석 결과 일반적으로 초기 고유진동수가 작은 시스템은 상호작용으로 인하여 증폭비가 낮아지는 추세를 보이나 상호작용이 발생할 경우 증폭비는 분기점을 보이며 비선형적 추세를 보이는 것을 알 수 있다. 따라서 상호작용이 발생하는 시스템차수에 대한 이해가 필요함을 알 수 있다.