근래에 들어와서 3T (Twisted, Tapered, Tilted)로 대별되는 비정형 초고층 건축물이 다수 계획되고 있다. 이러한 비정형 초고층 건물을 위해서 구조적인 효율성 및 조형성 때문에 다이어그리드 구조시스템이 현재까지 가장 널리 사용되고 있는 구조시스템 중의 하나이다. 건축적인 조형미 등의 이유로 경사진 비정형 초고층 건물에 대한 계획안이 다수 발표되고 있으며 다수의 구조물들이 다이어그리드 구조시스템을 활용하고 있다. 경사진 비정형 초고층 건물은 횡하중뿐만 아니라 자중에 의해서도 횡방향 변위가 발생한다. 따라서 정형적인 초고층 건물보다 횡방향 응답을 저감시카는 젓이 더 중요한 문제로 대두된다. 본 연구에서는 경사진 다이어그리드 비정형 초고층 건물의 지진응답을 저감시키기 위하여 스마트 TMD를 적용하였고 그 제어성능을 평가하였다. 스마트 TMD를 구성하기 위하여 MR 감쇠기를 사용하였으며 스마트 TMD는 그라운드훅 제어알고리즘을 사용하여 제어하였다. 100 층의 예제구조물에 대하여 제어를 하지 않은 경우와, 일반적인 TMD를 사용한 경우, 그리고 스마트 TMD를 사용하여 제어한 경우를 비교 검토하였다. 수지해석결과 스마트 TMD가 변위 응답 제어에는 우수한 성능을 나타냈지만 가속도응답제어에는 효과적이지 못했다.

본 연구에서는 스카이브릿지 설치위치 및 연결된 구조물의 고유진동주기 차이에 따른 전체 구조물의 진동제어 효과를 분석하였다. 이를 위하여 스카이브릿지로 연결된 40층과 50층 구조물을 예제 구조물로 사용하였고, 등가모형화기법을 이용하여 예제 모델을 구성하였다. El Centro 및 Taft 지진을 사용하여 경계비선형 시간이력해석을 수행하였고 구조물의 동적거동과 진동제어 효과를 분석하였다. 해석결과 변위응답은 스카이브릿지를 상부층에 설치할수록 더 효과적으로 제어할 수 있었고 가속도응답은 구조물의 중간층부근에 설치할 때 더 효과적으로 저감시킬 수 있었다.

본 연구에서는 스마트 최상층 면진시스템을 적용한 고층건물의 풍응답 제어성능을 검토해보았다. 이를 위하여 77층 초고층 건물을 예제구조물로 선택하였고 풍동실험을 통해서 얻은 풍하중을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 예제구조물의 최상층은 FPS 및 MR 감쇠기로 구성된 스마트 면진시스템을 이용하여 주구조물과 분리된다. 주구조물의 동적응답을 저감시키는 것이 스마트 최상층 면진시스템의 가장 중요한 목표이지만 면진된 최상층의 과도한 응답은 구조물을 불안정하게 만들 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 면진된 최상층과 주구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 스카이훅제어기를 제어알고리즘으로 사용하였다. 제안된 스마트 최상층 면진시스템의 제어성능을 검토하기 위하여 일반적인 수동 최상층 면진시스템의 제어성능과 비교하였다. 수치해석결과 제안된 스마트 최상층 면진시스템을 이용하면 일반적인 수동 최상층 면진시스템에 비해서 면진층의 변위를 효과적으로 줄이면서도 구조물의 응답을 저감시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

2방향 중공슬래브 시스템은 슬래브 두께가 증가해도 자중은 크게 증가하지 않으면서 솔리드 슬래브에 비해서 휨강성이 크게 저하되지 않는 장점이 있다. 따라서 최근 넓은 바닥판 구조에 대한 수요가 커지면서 2방향 중공슬래브 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 이러한 장스팬 구조의 경우 바닥판 진동의 증가에 의한 사용성에 문제가 발생할 수 있고 특히 2방향 중공슬래브의 경우 기존의 구조시스템과 동적특성이 상이하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 라멘조 시스템과 2방향 중공슬래브 시스템의 바닥진동성능을 보행하중을 가하여 검토해 보았다. 본 연구에서는 해석의 효율성을 위하여 2방향 중공슬래브의 동적특성을 정확히 나타낼 수 있는 등가의 플레이트 모델을 사용하여 시간이력해석을 수행하였다. 해석결과를 바탕으로 일본건축학회와 미국표준협회에서 제안하는 진동성능평가 기준을 이용하여 진동성능 평가를 수행한 결과 2방향 중공슬래브가 사무실 수준의 진동성능을 만족하고 있는 것으로 나타났다.

Modular construction uses pre-fabricated volumetric units that are transported and installed on site as fitted-out and serviced 'building blocks'. The use of modular construction is directly influenced by the client's requirements for speed of construction, quality, reuse and benefits of economy. These benefits may be maximized under the condition that modules are almost manufactured in factory and transported to the site without any damages. In Korea, some damaged modules were reported on the process of transportation. This paper quantifies the vibration performances of modular units under transportation by analytical and experimental methods. Quantified vibration performances are reflected to the transportation guide of modular units.

본 연구에서는 sky-bridge로 연결된 고층건물의 진동제어성능을 검토하여 보았다. Sky-bridge를 이용한 진동제어의 원리는 서로 다른 동적특성을 가진 구조물이 sky-bridge를 통하여 제어력을 발휘함으로써 전체 시스템의 응답을 줄이는 것이다. 본 연구에서는 실제 건설 중인 sky-bridge로 연결된 고층건물(49층 및 42층)을 대상으로 구조물의 변위, 가속도 및 베어링반력, sky-bridge의 응력 등을 해석적인 방법으로 검토하였다. 이를 위하여 역사지진, 인공지진 및 풍동실험을 통해서 얻은 풍하중 시간이력을 사용하였다. 해석결과 sky-bridge를 사용하여 고층건물의 풍응답 및 지진응답을 효과적으로 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

지진과 같은 재난이 발생하였을 때에도 전력설비는 그 본래의 기능을 상실하지 않고 구조적인 안정성을 유지해야 하는 핵심 산업시설물이다. 이 연구는 가장 대표적인 전력설비인 154kV 변압기에 부착된 애자형 부싱의 진동특성과 내진성능을 분석하였다. 연구의 목적에 따라 국내에서 운용하던 실제 154kV 변압기 부싱을 대상으로 30tonf 용량의 진동대를 이용하여 진동시험이 실시되었다. 진동시험은 동특성분석시험과 내진성능시험 그리고 파괴한도시험으로 구분하고, 각각의 시험에는 정현소인파, 인공지진파 그리고 연속공진정현파를 진동대운동으로 입력하였다. 이 논문에는 시험에 사용된 시편과 진동설비의 특성 그리고, 시험 방법 및 종류를 설명하고, 시험 결과 얻어진 계측자료의 특성에 대하여 논의한다. 이 연구를 통하여 국내에서 운용중인 154kV 변압기 부싱은 그 고유진동수가 20Hz 이상인 고진동수 설비이며, 감쇠비는 4%미만인 것으로 분석되었다. 또한, 특별한 경우를 제외하고, 변압기 부싱은 국내의 설계기준지진에 대하여 충분한 내진안전성을 보유하고 있으며, 강한 공진운동에 의해 예상되는 부싱의 최초 파괴모드는 하단 개스킷의 파손인 것으로 밝혀졌다.

본 논문에서는 구조물이 과도한 기진력을 받을 때에 구조물의 진동 제어를 위하여 제안 되어진 여러 가지 포화 제어 알고리듬들의 유용성을 실제적인 관점에서 살펴보았다 제안된 포화 제어 알고리듬 중세서 수정된 뱅뱅 제어 알고리듬이 매우 유용한 것임을 확인할 수 있었으나 이는 제어력 파형 결정 파라미터의 어떤 범위내에서만 효과적이며 그 범위를 넘어서는 경우에 있어서는 제어기를 불안정하게 할 수 있음을 확인할 수 있었다 따라서 수정된 뱅뱅 제어 알고리듬의 적용시에 과도한 외부 기진력에 대하여 제어기의 안정적인 작동에 의한 구조물의 진동제어효과를 얻기 위해서 제어력 파형 파라미터를 과도 기진력의 크기에 따라 변화시키는 적응형의 방법을 제안하였고 이의 유용성을 수치실험 및 유압식 질량 감쇠기를 장착한 축소 구조물 검증 실험을 통하여 확인하였다.

In order to simulate the Helmholtz resonator environment, a perforated plate was inserted into a hollow slab to test its vibration performance. The vibration damping ratio was larger in the conventional hollow slab without apertures, however the accelerometer measurement showed a higher vibration reduction effect in the case of the perforated plate.

소음 저감을 목적으로 설치되는 방음벽은 크게 흡음판과 방음판으로 나뉘며, 일조 및 경관을 저해하는 방음벽의 문제점을 해결하 고자 투명 방음벽을 설치하는 것이 일반적 추세이다. 방음벽에 사용되는 투명 방음판의 소재는 여러 가지가 있으나 경우에 따라서는 황변현상 과 재질변형 등으로 인해 투명도가 떨어지고 오염이 심해져 오히려 도시미관을 해하기도 한다. 따라서 이러한 단점을 보안하기 위하여 투명 방 음판의 재질을 접합강화유리로의 대체가 가능하다. 본 논문은 메트로 지하철 고가교 상에서의 열차 유발진동에 따른 접합강화유리 방음판의 진동 및 풍하중에 의한 안전성을 분석하고, 접합강화유리 시스템 및 재료에 대한 휨능력 성능시험, 압축강도 및 탄성계수 시험, 충격시험 등을 수행하여 접합강화유리의 방음판으로서의 적정성을 평가하는 데 목적이 있다.

장스팬 구조물은 사용하중 하에서 바닥진동 문제가 발생할 가능성이 크다. 따라서 구조물 바닥판의 진동성능을 향상시키기 위한 가장 일반적인 방법은 슬래브의 두께를 증가시키는 것이지만 기존의 구조시스템에서 슬래브의 두께를 증가시키면 슬래브 자중의 증가로 건축 물 전체의 효율성이 떨어지게 되는 문제점이 있다. 따라서 슬래브의 두께를 증가시키면서도 자중은 크게 증가하지 않는 바닥판 시스템으로 중 공슬래브에 관한 관심이 커지고 있는 상황이다. 이에 부력방지능력 및 시공성 향상을 위하여 데크플레이트와 경량성형재를 결합한 형태의 중 공슬래브를 개발하였고, 이 중공슬래브를 적용한 실물(mock-up) 건축물에 대한 사용성 검증을 위한 진동성능 평가를 수행하였다. 측정된 결과값을 분석한 결과, 일본건축학회의 “건축물의 진동에 관한 거주 성능 평가지침”에 의하면 1등급인 거실, 침실에 사용해도 될 수준 으로 평가되었다.

이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 강제진동을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 배치간격과 형상의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요 소해석을 수행하였다. 그 결과, 시간이력해석으로부터 구한 감쇠비가 파워반감대역폭법이 전반적으로 높게 그리고 적합지수함수법이 가장 낮은 수준으로 산정했으며 설계강도 절반정도에서의 감쇠비는 3.0~4.2%로, 설계강도에서는 4.1~5.2%로 나타남을 알 수 있었다. 또한, 개선된 스터드를 사용할 때, 감쇠비가 약간 감소하였고 DS1과 DS2 간에는 일관된 결과가 나타나지 않았다. 스터드의 간격이 필요이상 증가할 경우, 고유진동수가 감소하고 감쇠비가 증가함을 확인하였다.

일반적으로 선하역사는 구조물 상부에 차량이 주행하여 진동이 역사 구조물로 직접 전달되는 구조로 다른 구조형식보다 역사 내 소음과 진동 수준이 높아 역사 내 근무자 및 이용객들에게 불편함을 초래하고 있다. 선하역사에 대한 효과적인 진동 저감 대책을 수립하기 위해서는 접속 교량 등 인접구조물과 역사 자체 내의 진동 전달 경로를 고려한 정확한 진동 전달 특성에 대한 이해가 필요하다. 이 연구에서는 국내 선하역사의 구조형식에 대한 분류를 기초로 접속 교량과의 접속 형식, 감쇠기 등 제진 및 면진을 위한 진동 저감장치의 배치방법 등의 변화에 따른 진동 저감 성능을 평가하고 보다 효율적으로 선하역사의 진동을 저감할 수 있는 방향을 제시하였다. 진동 전달 특성 및 저감 성능 평가는 수치해석 및 현장실험을 통하여 수행하였다. 현장실험은 금곡역사를 대상으로 열차의 통과 및 정차에 따른 가속도 측정을 통하여 수행하였다. 수치해석은 상용프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였다.

최근 도심지에 건설되는 철도역사, 선로구조물 등 철도시설물의 경우 소음 및 진동 저감 설계의 중요성이 더욱 커지고 있다. 이 논문에서는 최근 개발된 수직형 면진장치의 동적성능 검증을 위한 시험 결과를 제시하였다. 수직형 면진장치는 열차 운행으로 인한 진동이 직접적으로 전달되는 선하역사 등 철도시설물의 진동 저감에 효과적으로 적용될 수 있으나, 수평형에 비하여 개발이 미진한 상황이다. 동적성능 검증은 개발된 수직형 면진장치의 시제품을 적용한 콘크리트구조물에 대한 진동대시험을 통하여 수행되었다. 시험에 적용된 지진파는 사인파, 인공지진파 및 실측지진파이며, 시험 결과 개발된 면진장치는 상당한 진동저감 효과가 있음이 나타났다.

본 논문에서는 건축물의 실시간 피드백 진동제어를 위한 기초연구로써, 자체 기술력을 바탕으로 개발된 무선 가속도센서 시스템 및 프로토타입 (Prototype) AMD 시스템을 결합하여 피드백 진동제어 시스템을 구성하고, 모형 건축물을 대상으로 구성된 제어시스템의 기초성능을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 우선 MEMS 센서 소자 및 블루투스 통신 모듈 기반의 무선 가속도 센서 유닛, 실시간 가속도 응답획득 및 제어법칙에 근거한 제어출력을 구현하도록 구성한 운영프로그램 등을 개발하였다. 또한 AC 서보모터를 이용해 기동되도록 설계한 프로토타입 AMD 및 모터 드라이버 시스템을 구성하였다. 마지막으로 이를 이용해 실시간 피드백 진동제어 시스템을 구성하였고, 2층 모형 건축물을 대상으로 실험실 규모의 진동제어 실험을 수행하여 목적된 구조물의 진동저감 효과를 정량적으로 분석하였다. 실험의 결과, 모형 구조물의 1차 및 2차 공진주파수 그리고 랜덤주파수 등의 실험조건에서 명확한 진동저감의 효과를 확인할 수 있었으며, 종국적으로 본 논문에서 개발한 무선 가속도센서 시스템 및 AMD 시스템이 향후 여타 구조물의 진동제어를 위한 효과적인 수단으로 응용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

In this paper, an experimental research was carried out to compare the capability to control a MR-damper attached structure, which turned out to differ according to its vibration control direction whether vertical or horizontal. The target structure for the experimental test was a real size asymmetrical cable-stayed bridge. The MR-damper for vibration control was designed 30KN to fit into the target bridge. For the performance experiment of the MR-damper, the el-centro earthquake wave using three shaking table was inflicted on the model bridge structure, once horizontally and then vertically. Finally, each control capability, different according to its direction, was compared and evaluated. The experiment proved that the MR-damper was able to damp in a different way according to its control direction(horizontal or vertical) and also to work effectively damping the acceleration responses of the structure.

토목구조물의 유지관리가 중요해짐에 따라 계측 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 대부분 유선계측이 많이 이용되고 있으나, 무선 통신기술의 발전으로 인해 무선 계측 기술도 발전하고 있다. 그러나 접근성이 용이하지 못한 지역에 위치한 토목구조물의 경우에는 주기적인 전력원의 교체가 어렵기 때문에 무선 계측 기술의 적용이 제한되고 있다. 이의 대안으로 기계적 진동을 이용할 수 있는 진동형 압전 에너지 하비스터에 대한 관심이 확대되고 있는데 현재까지 기술로는 무선 계측장비의 전력을 충족시키기에 부족하다. 따라서 기존의 압전 에너지 하비스터보다 우수한 진동형 압전 에너지 하비스터의 제작이 필요한 상황이다. 본 논문에서는 진동을 진동형 에너지 하비스터의 전력 생산 효율을 증가시키기 위해 단결정 세라믹을 이용한 고효율 진동형 에너지 하비스터를 제작하고 실험을 통해 그 성능을 확인하였다.

본 논문에서는 구조적으로 유연한 특성을 갖는 교량 구조물을 대상으로 외력에 의해 발생되는 진동을 실시간으로 제어하고자 준능동형 실시간 피드백 진동제어시스템을 구성하고, 이를 실험적으로 평가하였다. 여기서 진동제어를 위한 대상 교량 구조물은 서해대교를 약 1/200 크기로 규모화 하여 설계/제작한 모형 교량 구조물을 사용하였고, 실험실 여건을 고려해 규모화 된El-centro 지진파형으로 구조물을 가진하였다. 또한, 교량 상판 중앙지점에는 전자석이 채용된 전단형 MR 댐퍼를 수직방향으로 설치하여 발생된 진동을 제어하도록 하였고, 동시에 변위계 및 가속도계를 설치하여 구조물의 응답(변위, 가속도)을 획득하였다. 이때 진동제어의 실험은 크게 비-제어, 수동 on/off 제어, Lyapunov 안정론 기반 제어 그리고, Clipped-optimal 제어조건으로 구분하여 실시간 피드백 진동제어실험을 수행하였고, 이때 진동제어의 효과는 상판 중앙지점에 대하여 각 실험방법 별절대최대변위와 절대최대가속도 그리고, 인가전원의 소모량 등을 성능지수를 이용해 정량적으로 평가하였다. 진동제어실험의 결과로부터, Lyapunov 제어 및 Clipped-optimal 제어방법 모두 구조물의 발생 변위 및 가속도를 효과적으로 감소시켰으며, 특히 진동제어 시 요구되는 외부 인가전원의 소비를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성한 준능동형 실시간 피드백 진동제어시스템은 교량 구조물에 발생된 진동을 제어 ․관리하기 위한 적극 ․ 효율적인 방법으로 활용될 가능성이 있음을 확인하였다.

본 연구는 PC 부재인 와플형상을 갖는 슬래브와 더블티형 슬래브에 대하여 보행 및 발뒤꿈치 가진등의 수직진동 하중을 대한 실험과 해석을 수행하여, 각각의 사용성을 비교 검토하였다. 수직진동하중에 대한 실험은 와플형 및 더블티형 슬래브가 모두 시공된 하남시에 위치한 상업시설을 대상으로 수행하였다. 실험결과에 대한 사용성 검토는 국제표준화기구의 ISO 2631-2와 일본건축학회의 건축물의 진동에 관한 거주성능 평가지침·동해설에서 제시한 기준을 바탕으로 평가하였다. 실험결과, 와플형 및 더블티형 슬래브 모두 각 기준에 제시된 상업시설 바닥진동 제한범위에 만족하는 것으로 나타나 사용성이 우수한 것으로 나타났으나, 최대가속도 응답은 와플형 슬래브가 더블티형 슬래브보다 낮게 발생하였다.