In this study, a shear wall-slab damper system for seismic retrofitting of existing low-rise school buildings was proposed. The proposed system is to control the earthquake-induced vibration of the existing building structures using the energy dissipation effect of hysteretic damper inserted between the extended shear wall and existing moment frame. The numerical analyses were performed to investigate the vibration control efficiency of the shear wall-slab damper system and to identify the range of optimal yielding strength of the slab damper. In addition, variation of shear force of the extended shear wall with regard to the yield strength of the dampers in a range from 10 to 100 percent of the maximum base shear force of the retrofitted structure was investigated. The numerical analyses results showed that the maximum displacement of the structures with the slab damper whose yield strength is equal to 20 percent of the maximum base shear. On top of that, the slab damper system reduced the shear force of the shear wall by about 50 percent in comparison with the existing frame-shear wall system with rigid diaphragm slabs.

In this paper, the damping force of MRF(Magneto-Rheological Fluid) damper using Bingham-plastic model is studied and the performance of quarter car model using this damper is numerically analyzed. As a control algorithm, the sky-hook control is used for its convenience and effectiveness. The transmissibility of sprung mass and unspung mass is compared to that with the conventional passive damper and the feasibility of MRF damper is evaluated. And the design concept of fail-safe MRF damper is suggested to provide the damping force of conventional passive damper level in the case of controller malfunction. The control current and damping force is analyzed passing over the harmonic bumper.

The objective of this study is to investigate design parameters of a tuned liquid column damper(TLCD), which is affected by various excitation amplitudes, through shaking table test. Design parameters of a TLCD are examined based on the equivalent tuned mass damper(TMD) model of a TLCD, in which the nonlinear damping of a TLCD is transposed to equivalent viscous damping. Shaking table test is carried out for a TLCD specimen subjected to harmonic waves with various amplitudes. Transfer functions are ratios of liquid displacement of TLCD and control force produced by a TLCD, respectively, with respect to the acceleration excited by a shaking table. They are derived based on the equivalent TMD model of a TLCD. Then, the variation of design parameters according to the excitation amplitude is examined by comparing analytical transfer functions with experimental ones. Finally, the dissipation energy due to the damping of a TLCD, which is experimentally observed from the shaking table test, is examined according to the excitation amplitude. Comparisons between test results and analytical transfer functions showed that natural frequencies of TLCD and the ratio of the liquid mass in a horizontal column to the total liquid mass does not depend on the excitation amplitude, while the damping ratio of a TLCD increases with larger excitation amplitudes.

The purpose of this study is to verify the transfer function of input acceleration and output control force based on linearizing a damping term of Tuned Liquid Column Damper(TLCD) with nonlinearity analytically. In addition, analysis is conducted for dynamic characteristics according to the design parameter such as section ratio of both vertical and horizontal column and the level of liquid in the vertical column which is used for tuning method. The dynamic characteristics is identified by the analysis for the natural frequency, damping ratio and effective mass ratio of TLCD and a shaking table test for the transfer function. The results indicates that the level of liquid and section ratio affect the characteristics of damping ratio and mass ratio. Damping and mass ratio increase as the section of vertical column of TLCD decreases due to turbulence in the elbow of TLCD.

인접건물 사이에 감쇠기 형태의 에너지 소산장치를 설치하고 연결함으로써, 지진 응답을 줄이고 내진 성능을 향상시킬 수 있는 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 서로 인접한 건물 간의 진동제어를 위하여 준능동 MR 감쇠기를 이용하는 퍼지 제어기법을 제시하고, MR 감쇠기의 감쇠력 조절을 시간에 따라 제어할 수 있도록 제시한 방법으로 제어기를 설계하였다. 제시한 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치모사를 수행하였으며, 다양한 역사지진의 지진응답 해석을 통해서 비제어시, 수동제어 및 준능동 퍼지제어 등에 대한 최대응답을 비교 분석하였다. 수치모사 결과 제시한 방법은, 다양한 주파수 성분을 가진 여러 가지 지진에 대해 매우 효과적인 제진 성능을 보이는 것으로 나타났다.

This paper proposes a tuned liquid column sloshing damper(TICSD) and its optimal design to mitigate bidirectional responses of building structures. The proposed damper acts as a liquid column vibration absorber (LCVA) and a tuned sloshing damper(TSD), respectively, in both principal axes of building structures. Optimum designs of the TLCSD addresses the minimizing in terms of live load, area and volume due to its installation, comparing to each installation with two dampers in two principal directions, respectively. Numerical results from optimum designs shows that the control robustness due to changes in the effective column length and the effective mass of the TLCSD superiors to that uses the head loss coefficient and damping nets in an existing liquid column vibration absorber(LCVA) and TSD. The TLCSD is designed according to the similarity laws of 76 story benchmark building model. Numerical model of the proposed TLCSD is derived based on the experimentally obtained transfer functions according to rotational angles.

본 연구에서는 동조질량감쇠기(TMD)와 동조액체 기둥감쇠기(TLCD)로 구성된 2방향 감쇠기의 제어성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에 사용된 감쇠기는 한방향으로는 TMD로 거동하고, 다른 직교하는 방향에서는 TLCD로 거동하여 제어력이 발생하는 감쇠기이다. 우선, 제작된 감쇠기의 동적특성과 TMD와 TLCD에 의해 발생하는 제어력들의 연계효과를 조사하기 위한 진동대 실험을 수행하였다. 다음으로 이러한 실험결과를 바탕으로 감쇠기의 동적특성에 영향을 미치는 파라미터를 정량적으로 평가하였다. 본 연구에서 사용된 감쇠기가 입사각을 갖는 진동에 의해 가진될 때 TMD와 TLCD에 의해 연계된 제어력이 발생하는 것을 진동대 실험결과로부터 확인하였다. 또한, 감쇠기가 건축물의 2방향 응답제어에도 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

Real-time hybrid testing technique (RT-HYTT) is a structural dynamic testing method that the numerical calculation of the equations of motion of a structure and the experimental measurement of the reaction forces resulting from the application of this motion to the numerical structure are simultaneously implemented in real time. In this paper, structural control performance of the magneto-rheological (MR) damper installed in a real-scaled 5 story building is experimentally evaluated through real-time hybrid test method. In this method, a numerical substructure is based on a structural model identified from the forced vibration testing results of a real-story building, and an MR damper that is used as an experimental substructure is physically tested with a universal testing machine (UTM). In the test, load cell on the UTM measure the force necessary to attain the required story displacement and these structural reaction forces are returned to the computer for use in next time step calculation of a numerical structural model. Test results show that the higher level of control force generated by the Mr damper causes the lower level of controlled response of a structure.

A bi-axial tuned liquid mass damper(TLMD) was proposed and evaluated on its control performance. The proposed TLMD controls structural response in a specific one direction by using the liquid sloshing of TLCD. Also, the TLMD controls structural response in the other orthogonal direction by TMD behavior which mass consists of the container itself and liquid within container of TLCD installed on linear motion guides. Force-vibration tests on a real-sized structure with the TLMD were performed to verify its independent behavior in two orthogonal directions. Test results showed that the responses of a structure were considerably reduced by using the proposed TLMD and its usefulness for structural control in two orthogonal directions.

본 연구에서는 하나의 제어장치로 서로 직교하는 2방향의 건물응답을 동시에 제어할 수 있는 동조액체질량감쇠기(Tuned Liquid Mass Damper; TLMD)를 제안하고 제어성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에서 제안된 TLMD는 한 방향으로는 동조액체기둥감쇠기(Tuned Liquid Column Damper; TLCD) 내부에 채워진 액체의 운동에너지를 이용하여 구조물의 응답을 제어하게 된다. 그리고, 다른 한 방향 즉 TLCD의 직각 방향으로는 LM guide(linear motion guide) 위에 놓인 TLCD 수조와 내부의 액체의 질량을 이용하여 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper; TMD)로 거동하게 함으로써 구조물의 응답을 감소시킨다. 이와 같은 TLMD의 양방향 독립거동 특성을 증명하기 위해 실물크기의 구조물에 설치하여 강제진동실험을 수행하였다. 실험결과, 양방향 모두 대상 구조물의 응답을 감소시키는 것을 확인하여 제안된 TLMD의 효용성을 검증하였다.

본 연구에서는 진동대 실험을 통해 얻은 동적 데이터를 이용하여 TDL의 동적 비선형 특성에 대한 연구를 수행하였다. 현재까지 TDL의 설계는 액체의 비선형 거동이 나타남에도 불구하고 TMD 근사이론이나 선형파동이론과 같은 선형 거동을 가정으로 설계되어 지는 한계를 가지고 있다. 또한 조화하중과 같은 특정진동수에 지배되는 하중형태에 대한 TDL의 동적 비선형 특성이 규명되었지만 백색잡음과 같은 특정진동수 성분에 지배되지 않은 하중형태에 대한 TDL의 동적 비선형 특성은 아직까지 검증된 바가 없다. 본 논문은 백색잡음을 이용하여 가진 하중 크기에 따른 TDL의 동적 비선형 특성을 검토하여 설계 시 필요한 동조액체감쇠기의 감쇠비, 고유진동수비 및 유효질량비를 평가할 수 있는 산정식을 제안하였다.

이 논문에서는 구조물의 내진성능 향상을 위한 방법으로서 구조부재 및 수동형 감쇠기의 통합최적설계기법을 제시한다. 이는 구조부재 및 감쇠기의 최적배치를 다루는 최적화기법이다. 통합시스템의 최적설계를 위하여 다목적최적화기법을 도입하고, 이를 보다 효율적으로 다루기 위하여 목표신뢰성 제한조건을 갖는 다목적최적화문제로 재구성하였다. 수치해석 예제를 통하여 다양한Pareto 최적해를 제시하였으며, 이들이 기존 설계방법에 상응하는 순차적 설계방법 및 가중합방법에 따른 단일목적함수 최적화방법을 포괄함을 검증하였다. 여러 Pareto 최적해로부터 강성 및 감쇠장치의 사용량을 달리하는 3가지 대표설계안을 선택하고 이들의 내진성능을 다양한 지진하중에 대하여 비교 분석하였다. 이로부터 제시하는 방법이 구조물의 내진성능 향상을 위한 설계방법으로서 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

In this study, based on the results from the sinusoidal base excitation analyses of a single degree of freedom system with a tuned mass damper (TMD) , the optimal friction is computed so that the rail friction improve the performance of the TMD. The magnitude of the optimal friction increases with increasing mass ratio of the TMD and decreases with increasing structural damping. Particularly, it is observed that the optimized friction force gives better control performance than the optimized viscous damping of the TMD. However, because the performance of the TMD considerably deteriorates when the friction force increases over the optimal value, it is required to keep the friction force from exceeding the optimal value. Based on the results from this study, it is possible to economically design the TMD by avoiding the unconditional minimization of the rail friction and in some cases by removing the additional damping devices of which function can be performed by the rail friction.

An experimental real-time hybrid method, which implements the wind response control of a building structure with only a two-way TLMD, is proposed and verified through a shaking table test. The building structure is divided into the upper experimental TLMD and the lower numerical structural part. The shaking table vibrates the TLMD with the response calculated from the numerical substructure，which is subjected to the excitations of the measured interface control force at its top story and an wind-load input at its base. The results show that the conventional method can be replaced by the proposed methodology with a simple installation and accuracy for evaluating the control performance of a TLMD

As hydraulic power has big dynamic fluid force and fast response, fluid power system is used in a wide variety of applications from precision control systems to heavy industrial systems. There are many hydraulic components in hydraulic power systems. Among them, accumulator has several functions such as pressure regulating and storing pressured fluids and it also can relieve the power of hydraulic pump. So, in many hydraulic systems, accumulators are used in proper positions. This thesis develops hydraulic systems which contain exciting damper, accumulator and some other hydraulic components. An external excitation is given to the hydraulic damper to simulate the system pressures and flow-rates. From these simulation data, required hydraulic power can be calculated and a proper size of the accumulator can be designed. The hydraulic system with the designed accumulator is restructured to calculate the overall required system power. Finally, analysing the difference between the hydraulic systems without an accumulator and the hydraulic systems with the suggested accumulator, it is investigated that how effective the accumulator is to save the system power.

본 연구에서는 Coil Spring과 Viscous Damper 시스템의 동특성 분석을 위한 특성실험을 수행하였다. Coil Spring과 Viscous Damper 시스템은 원자력발전소 비상디젤발전기의 진동저감 및 지진력 저감을 위한 장치로 선정되었다. Viscous Damper 가진 속도에 따라서 그 특성이 다르게 나타나기 때문에 그 영향을 평가하여 진동저감과 지진력 저감효과를 동시에 고려할 수 있는 장치로서의 성능을 평가하고자 하는 것이다. 실험결과 수평방향의 경우 속도의존 비선형 거동이 두드러지게 나타나고 있는 반면 연직방향은 그러한 특성이 미미한 것으로 나타났다. 강성과 감쇠 모두 설계값보다 고평가 되고 있는 것으로 나타나서 전체 시스템의 면진 및 진동저감시 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다.

메가골조시스템은 사용되는 구조재료를 절약하면서도 구조물의 강성을 효과적으로 높일 수 있는 장점 때문에 고층건물의 설계에 많이 사용되고 있다. 이러한 메가골조시스템이 주로 적용되고 있는 초고층건물의 구조설계에서는 횡하중에 대한 거주자의 불안감을 최소화시키는 것이 주요한 관심사중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 메가골조구조물의 사용성을 향상시키기 위한 방법으로 일반적인 수동 TMD의 제어성능을 개선한 준능동 TMD(STMD)를 사용하였다. 이를 위하여 TMD에서 일반적으로 사용되고 있는 수동감쇠기 대신 준능동 MR 감쇠기를 사용하여 STMD를 구성하였다. 메가골조구조물의 일반적인 유한요소해석모델은 매우 많은 수의 자유도로 구성되어 있기 때문에 원형모델을 사용하여 STMD의 제어성능을 검토하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 메가골조구조물의 동적 거동을 정확하게 표현할 수 있는 최소한의 자유도를 가진 응축모델을 행렬응축기법을 이용하여 제안하였다. 또한 일반적인 행렬응축기법의 효율성을 향상시키기 위하여 메가골조구조물의 특성을 활용한 다단계 행렬응축기법을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 응축모델을 사용한 제어의 효율성과 정확성 및 메가골조구조물에 대한 STMD의 제어성능을 예제해석을 통하여 검증하였다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성 및 비탄성 구조물에 대하여 수동 및 준능동 TMD의 지진응답제어성능을 평가하였다. 먼저 기존의 연구에서 제안된 식을 사용하여 최적 설계된 수동형 TMD와 본 연구에서 제시된 준능동 TMB가 설치된 탄성 구조물의 변위스펙트럼을 구하였으며, 준능동 TMD가 TMD보다 작은 스트로크를 가지고도 최대변위응답제어에 있어 우수함을 확인하였다. 또한 구조물의 주기와 TMD의 주기가 일치하지 않은 경우의 성능저하에 대한 TMD의 강인성을 평가하였다. 최종적으로 Bouc-Wen 모델을 사용하여 모사된 비탄성이력 특성을 가지는 구조물에 대한 수치해석을 수행하였으며, 이를 통해 탄성구조물에 대하여 최적화된 수동형 TMD의 성능은 구조물 응답의 비탄성이력 부분이 증가함에 따라 크게 저하되는 반면 준능동 TMD는 수동형 TMD보다 약 15-40% 정도의 더 많은 응답감소효과를 가짐을 확인하였다.

Forced vibration testing is important for correlating the mathematical model of a structure with the realone and for evaluating the performance of the real structure. There exist various techniques available for evaluating the seismic performance using dynamic and static measurements. In this paper, full scale forced vibration tests simulating earthquake response are implemented by using a hybrid mass damper. The finite element(FE) model of the structure was analytically constructed using ANSYS and the model was updated using the results experimentally measured by the forced vibration test. System identification of real-scaled 5 story building structure which is located in UNISON INC. is conducted on the updated FE model.