풍하중에 의해 발생된 진동을 저감함으로써 구조물의 내풍성능을 개선하기 위하여 동조질량감쇠기가 많이 사용되어 왔으며, 초고층 초장대 구조물과 같이 매우 큰 주기를 가지는 구조물에도 그 적용방안이 확대되고 있다. 구조물이 가지는 초장주기 특성에 의해 TMD의 거동 또한 초장주기 특성을 보유하게 되고 구조물 진동변위의 수 배에 이르는 질량 이송거리가 요구된다. TMD의 이송거리가 매우 커짐에 따라 TMD 설치공간을 초과할 뿐만 아니라 TMD를 구성하는 스프링, 가이드 레일과 같은 부품의 제조가 불가능하게 될 수 있다. 본 연구에서는 구조물의 제어성능을 유지하면서 이송거리(stroke)를 효과적으로 줄일 수 있는 새로운 타입의 TMD를 제안하고 이들이 구조물의 진동제어성능에 미치는 영향을 평가하였다. 제안하는 TMD는 이송거리에 따라 마찰력이 조정되는 장치로써 이송거리가 증가함에 따라 마찰력을 인위적으로 조절하여 최대 이송거리를 줄이는 시스템으로 이러한 변동마찰에 따른 구조물의 제어성능, 이송거리 저감을 초장주기 독립주탑을 대상으로 수치해석을 수행하엿다. 해석결과 본 연구에서 제안된 변동마찰형 TMD는 기존의 선형 TMD에 비해 이송거리를 크게 줄이면서 진동저감효과는 유사한 것으로 나타났다.

지붕구조의 개폐가 가능한 체육시설 및 복합시설은 대공간구조물의 장점을 잘 나타내고 있으며 대공간구조물의 전천후 사용이 가능하도록 하였다. 개폐식 지붕구조는 구조형식, 마감재료, 개폐방식에 따라서 매우 다양하며 개폐방식에 따라서 중첩방식, 수평이동방식, 주름접기방식 등으로 구분할 수 있다. 특히 중첩방식이나 수평이동방식에 의한 지붕구조의 움직임은 주행하중, 충격하중, 관성력 및 제동력과 같은 동적하중이 구조물에 가해질 수 있으므로 이에 대한 대공간구조물의 진동해석이 필요할 것으로 사료된다. 지붕구조의 움직임에 의한 주행하중은 이동질량 또는 이동하중으로 적용할 수 있으나 비교적 움직임이 느린 개폐식 지붕구조에 의한 동적하중은 아동하중으로 적용하는 것이 타당하다. 따라서 본 논문에서는 지붕구조의 개폐로 야기되는 이동하중에 대한 새로운 적용방법을 제안하고 이를 이용하여 개폐식 지붕의 개폐속도에 따른 대공간구조물의 진동해석을 수행하였다. 본 논문에서 제안된 등가 이동하중은 지붕구조 개폐에 의한 대공간구조물의 진동해석에 있어서 매우 용이하게 활용할 수 있다.

풍하중을 받는 구조물은 해석의 편의상 층당 3개의 자유도를 가지는 해석모델을 사용한다. 구조물의 입면 형상이 비정형이 되고, 평면내 구조재의 배치가 층에 따라 변경이 되면 각층의 질량중심과 강성중심의 차이에 의해서 병진방향상호간 또는 병진방향과 비틀림 방향이 상호연관되어 이에 따른 각 방향의 고유모드가 연계된 진동특성을 가지게된다. 본 연구에서는 풍하중에 의한 구조물의 응답에 가장 큰 영향을 미치는 저차의 3개의 병진-비틀림 모드가 연계된 구조물의 진동을 저감하기위한 능동제어기법에 대하여 다룬다. 이를 위하여 풍동실험으로부터 구한 각 방향 밑면 전도모멘트와 비틀림모멘트가 연계모드에 작용하는 모달풍하중으로 치환된 운동방정식을 유도하고, 운동방정식에 기반한 상태방정식을 통하여 제어력을 산정한다. 제어력 포화를 고려하여 위상분할 제어알고리듬과 H∞ 제어알고리듬이 합성된 새로운 제어알고리듬을 제안하였으며, 풍동실험을 수행한바 있는 대상구조물에 대해 수치시뮬레이션을 수행한 결과 기존 제어알고리듬인 LQR에 비해 대등한 제어효과를 가지면서 제어력의 크기를 줄일 수 있는 것을 검증하였다.

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.

강제 진동 실험은 구조물의 수학적 모델과 실제 모델의 상관관계를 입증하여 구조물의 성능을 정확히 평가하기 위해 중요하기 때문에, 동적 및 정적 가진 실험을 통해 구조물의 내진성능을 평가하는 다양한 기법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합 질량형 감쇠기(Hybrid Mass Damper, HMD)를 이용하여 지진하중을 모사하는 실물크기 철골조 구조물의 강제진동실험이 수행되었다. ANSYS를 사용하여 구조물의 유한요소 해석모델을 구축하였고, 강제진동 실험을 통해 얻은 계측데이터를 사용하여 이 해석모델을 갱신하였다. 의사 지진 가진 실험은 HMD에 의해 유도된 층응답이 실험을 통해 갱신된 유한요소모델을 사용한 수치해석 응답과 일치함을 보여준다.

최근 바람 및 지진에 대한 진동제어를 목적으로 한 저항복점강재를 이용한 댐퍼가 많이 사용되고 있다. 그러나 전체 구조물의 진동에 영향을 미치는 저항복점강재의 동적특성 및 지진에너지 소산효과는 명확히 밝혀지지 않고 있다. 본 연구에서는 저항복점감재에 대한 반복재하실험 결과 및 저항복점감재를 정착한 3층 규모의 구조물에 대하여 실시한 강제진동시험의 결과에 대해 보고한다. 또한 저항복점강재의 지진에너지 소산양의 정량적인 평가를 위하여 수학적 이력형모델 및 등가선형해석법을 이용하여 평가한 결과에 대해 보고한다.

현재 국내에서는 벽과 바닥판만으로 이루어진 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 건설되고 있다. 아파트와 같은 주거구조물에서는 다양한 진동원에 의하여 진동이 발생하고 이러한 진동은 벽과 바닥판을 통하여 이웃한 세대 및 위, 아래층 세대로 전달되게 된다. 벽식구조물의 진동해석을 정확하게 수행하기 위해서는 벽과 바닥판을 많은 수의 유한요소로 세분한 모델을 사용하는 것이 필요하다. 그러나 아파트와 같은 벽식구조물 전체를 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 줄어든 해석시간과 컴퓨터 메모리를 사용하여 정확한 해석결과를 얻기 위하여 행렬응축기법으로 벽과 바닥판에 수직인 자유도만 가지는 효율적인 진동해석 모델을 제안한다. 벽식구조물에서 벽과 바닥에 수직인 자유도만을 남기고 나머지 자유도를 행렬응축기법을 통하여 한꺼번에 소거를 한다면 행렬응축과정에서 상당히 많은 양의 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 벽이나 바닥판에 수직인 자유도만을 가진 수퍼요소를 생성한 후 이를 조합하여 한 층을 나타내는 부분구조를 만들고 최종적으로 부분구조를 조합하여 전체 구조물을 구성하는 모형화 기법을 제안하였다. 제안된 해석기법의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 3층 및 5층의 벽식구조물을 예제구조물로 사용하여 동적해석을 수행하였다. 예제해석 결과 제안된 해석방법의 결과는 절점당 6개의 자유도를 모두 사용한 해석모델의 결과와 비슷한 정확성을 보이면서도 소요되는 해석시간과 컴퓨터 메모리를 대폭 줄일 수 있었다

일반적으로 경기장 구조물은 고유진동수가 낮게 나타나고 있으며 관람객의 반복적인 움직임에 의하여 공진 또는 공진과 유사한 거동이 일어날 수 있다. 따라서 진동에 대한 경기장 구조물의 안전성 및 사용성 검토가 요구되고 있으며 이를 위한 실용적인 정밀해석이 필요하다. 경기장 구조물의 경제적이고 안전한 설계를 위해서는 경기장 구조물에 가해지는 동적하중과 경기장 구조물의 거동에 대한 정확한 분석이 있어야 한다. 경기장 구조물의 정확한 진동해석을 위해서는 경기장 구조물을 세분화하여 모형화해야 한다. 구조물을 세분화하여 모형화할 경우에는 절점 수가 매우 많아지므로 해석시간이 길어지게 되며, 절점수가 제한되어 있는 상용프로그램으로는 해석이 불가능할 수도 있다. 따라서 본 논문에서 제안한 등가보요소를 이용한 경기장 구조물의 모형화 방법을 적용하여 진동해석을 수행할 경우에는 해석 구조물의 절점을 현저하게 줄일 수 있으므로 실용적인 정밀해석이 가능하게 된다.

본 논문에서는 동반논문에서 연구된 가진방법과 응답특성을 바탕으로, 실물크기의 철골건물에 설치될 점탄성 감쇠기의 설계과정을 다루었으며 가진실험을 수행하여 감쇠기의 진동제어효과를 검증하였다. 최대변위응답을 주어진 수준까지 감소시키기 위하여 요구되는 추가적인 감쇠비를 컨벡스 모델을 이용하여 구하였다. 모드변형에너지법을 이용하여 감쇠기 강성 변화에 따른 모드 감쇠비의 차이를 분석함으로써 감쇠기의 크기를 구하였다. 가새 강성의 효과 또한 모드의 특성을 구하는 과정에 반영하였다. 점탄성 감쇠기는 1층과 2층의 층간에 각각 2개씩 설치되었으며 응답효과를 검증하였다.

본 논문에서 알루미늄 하니콤 샌드위치판 구조(AHSP)의 특성에 대해 해석한 결과는 다음과 같다. 1) AHSP의 H/T비가 낮아질수록 응력이 감소하며, 셀 크기(H)보다는 코어의 두께(T)가 두꺼워질수록 강도와 강성이 증가함을 알 수 있다. 2) AHSP 구조가 동일한 질량에서부터 증가하면서 EASP 구조에 비해 2.5～6.0배 정도의 높은 강도를 보이는 것을 알 수 있다. 3) AHSP의 면재의 두께변화는 AHSP 전체의 강성에 별로 영향을 미치지 못했으나, 심재의 두께가 증가할수록 단면 2차 모멘트의 값이 커지기 때문에 AHSP의 강성이 매우 커짐을 알 수 있다. 4) EASP보다 강성이 큰 AHSP의 고유진동수가 크며, 진동 모드 사이의 차도 커짐을 알 수 있다. 5) 비교연구 결과 AHSP 구조가 EASP 구조보다 적은 질량으로 훨씬 더 높은 강성을 갖는, AHSP 구조의 우수성이 입증된다. 따라서 중량경감이 가장 중요한 문제 중의 하나인 초고속선 및 대형선의 경우 AHSP 구조가 높은 굽힘강성을 갖고 다른 재료에 비해 상대적으로 적은 중량이 필요하므로 구조 재료로서의 적합성을 알 수 있다.

원자로 내부구조물의 상부안내구조물집합체는 노심지지배럴과 내부배럴집합체와 함께 원통형의 실린더 구조이며, 유체의 난류하중과 펌프의 맥동하중으로 인한 유체유발하중을 수평방향으로 받는다. 본 논문에서는 이 유체유발하중에 대한 랜덤진동해석과 조화응답해석을 수행한 내용을 기술하였다. 이 해석을 위해 집중질량 보 요소 모델을 사용하였고, 랜덤하중과 펌프맥동하중으로 발생되는 동적응답특성을 평가하였다. 특히 원통형태의 상부안내구조물, 노심지지배럴, 내부배럴집합체 사이에서 형성되는 환형공간의 동수력 연성 효과를 고려하여 모델링 하였고, 상부안내구조물 안쪽에 설치되는 내부배럴집합체의 추가 영향을 검토하였다. 내부배럴집합체의 추가로 인한 하중조건별 최대동적응답은 구조물의 고유진동수에 영향을 받으며, 따라서 구조물의 최대동적응답은 여러 하중 조건별 동적해석 평가를 통해 보수적으로 구하여져야 한다.

본 논문에서는 지반 기진력을 받는 5층의 시험 구조물의 전동 레벨을 줄이기 위해 AC 서보모터를 이용한 복합 질량 감쇠기를 설계 및 제작하여, 5층의 시험구조물을 랜덤 및 지진 파형으로 가진하였을 때의 복합 질량 감소기와 동조 질량 감쇠기의 효과 및 제어 성능을 실험을 통해 비교 분석하였다. 이를 통해 복합질량 감쇠기는 동조 질량 감쇠기에 비하여 특히 과도 상태의 지진이 구조물의 2개 모드 이상을 동시에 가진할 경우에 구조물의 진동을 줄임에 훨씬 더 유용함을 확인하였다.

구조물이 과동한 기진력을 받을 때에 구조물의 진동 제어를 위하여 적응형 뱅뱅 제어 알고리듬이 저자들에 의해서 제안된 바 있으며, 이 제어 알고리듬을 1자유도계의 시험 구조물에 적용하여 제어 성능을 실험적으로 확인하였다. 본 논문은 이의 연장으로서 제안된 적응형 뱅뱅 제어 알고리듬을 최상층에 유압식 농동질량 감쇠기가 설치된 다자유도계의 시험 구조물에 적용하여 이의 유용성을 확인하였다. 이를 통하여 제안된 적응형 뱅뱅 제어 알고리듬은 제어 및 전체 구조계의 안전성이 보장되는 가운데 과도항 외부의 기진력을 받는 다자유도계의 구조물의 진동을 제어함에 효과적임을 확인할 수 있었다.

주차장, 버스터미널, 스타디움, 집회공간과 같은 낮은 고유진동수를 갖는 장경간 건축물에서는 저속 차량의 이동하중이나 보행자의 보행하중과 같은 동적하중에 의해 과도한 바닥판 진동이 발생할 수 있으며 이러한 진동은 건축물의 이용자에게 불쾌감을 일으켜 건축물의 사용성에 심각한 영향을 주게된다. 구조물에 가해지는 보행하중의 일반적인 적용방법은 분할된 요소의 절점을 따라 절점하중으로 가하는 것이다. 그러나 이러한 해석모델은 보행하중을 절점에만 가해야하는 제한적인 문제점을 가지고 있어 보폭 수만큼 절점을 생성시켜야 하며 보폭이 변하거나 절점이외에 하중이 작용할 경우 해석모델을 수정해야하는 번거로움이 있다. 본 연구에서는 보행하중에 대한 계측과 분석을 통하여 보행하중의 동적특성을 분석하였으며 계측한 보행하중을 예제구조물에 적용하였다. 그리고 보행하중에 의한 구조물 진동의 효율적인 해석을 위하여 구조물에 가해지는 보행하중을 등가의 절점하중으로 치환하는 방법을 제안하였으며 제안된 등가절점 하중의 타당성을 검증하기 위하여 예제구조물의 진동해석을 수행하였다.

일반적으로 응답스펙트럼 해석법은 지지해석에 널리 쓰이고 있지만 동적하중에 의한 구조물의 진동해석은 주로 시간이력해석에 의존한다. 그러나 시간이력해석법은 응답스펙트럼 해석법에 비하여 복잡하며 어렵고 또한 시간이 많이 소요된다 따라서본 논문에서는 응답스펙트럼 해석법을 이용하여 구조물의 연직 최대 응답을 예상하는 방법을 연구하였다 이를 위하여 우선 지지해석에서 응답스펙트럼 해석법과 시간이력해석법에 의하여 구조물의 최대응답을 구하여 비교하였으며 동적하중에 대한 응답스펙트럼 해석을 수행하는 과정을 나타내었다. 마지막으로 제안된 방법과 시간이력해석에 의한 결과를 비교하였다.

본 연구에서는 자동차엔진 및 트랜스미션 성능시험을 위한 다이나모 베드구조물을 분석하고 설계하였다. 해석상에 고려된 베드구조물은 형강 구조물, 보강된 박스구조물 그리고 블록구조물로 제작되었으며, 시험을 위한 엔진 및 트랜스미션은 베드상판에 장착된다. 엔진구동시 회전에 의한 진동이 발생된다. 공진을 피하기 위해 베드구조는 충분한 구조적 일체성을 가져야 한다. 본 연구에서는 베드 구조물의 응력, 변위 그리고 자유진동해석이 ANSYS Code를 이용한 유한요소해석이 수행되었다. 형강 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 23.2MPa에서 90.3MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.25에서 0.92까지 나타났다. 박스 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 0.028MPa에서 0.259MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.031에서 0.413까지 나타났다. 그리고 박스구조형 베드 구조물에서 최대 처짐은 0.92MPa에서 2.15MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 1.1에서 2.7까지 나타났다. 모든 구조물이 응력과 처짐 값에서 매우 안정적인 범위 내에서 발생됨을 볼 수 있었다. 구조진동해석에서 형강 베드구조물의 고유진동수는 112.03에서 141.66까지의 범위에 발생되었다. 박스 구조형 베드구조물에서의 고유진동수는 396.93에서 755.11까지의 범위에서 발생되었다. 마지막으로 블록구조형 베드구조물에서는 266.51에서 244.67까지의 고유진동수를 찾을 수 있었다. 모든 구조물에서 베드구조물의 무게증가에 따른 기본진동수는 증가된다. 베드시스템의 지지기초시스템은 2자유도계 시스템으로 설계되었으며, 다양한 질량변화 및 스프링상수 변화에 따른 진동해석을 수행하였다. 질량비가 증가될수록 고유진동수는 크게 감소되며, 스프링상수가 증가될수록 고유진동수는 감소된다. 것이 4.8%였다. 그러나 두 선충의 동시 감염은 관찰되지 않았다. 그리고 S. carpocapsae All과 곤충병원성 곰팡이인 Beauveria brongniartii를 동시 또는 곰팡이를 먼저 처리했을 때는 곰팡이 12시간 전 처리부터 선충과 곰팡이의 동시 감염이 관찰되었고, H. bacteriophora NC 1는 곰팡이 6시간 전 처리부터 동시 감염이 관찰되었다. 선충에 의한 감염과, 곰팡이에 의한 감염, 선충과 곰팡이 동시 감염은 곰팡이 48시간 전 처리부터 관찰되었다. 그러나 유충 증식수는 선충 단독 감염보다 동시 감염충에서 현저히 떨어졌다.N 수준에서 1991년 엽질소 함유량은 1990년에 비해 20% 증가하였으며, high-N 수준에서는 1991년의 엽조직 질소함유량이 1990년 보다 8% 증가한 것으로 나타났다. 따라서, 잔디조성후 경과기간에 따라 연간 시비량을 조절할 필요가 있으며, 특히 새로 조성된 잔디밭과 조성된 지 어느 정도 지난 기존 잔디밭간에 차별화된 관리프로그램이 필요한 것으로 판단되었다. 잔디관리에서 답압이 가중되는 정도에 따라 지역별로 장기간 차별화된 관리 접근을 해야하고, 정기적으로 토양 및 엽분석을 실시해서 시비프로그램에 활용하는 것이 필요하다 하겠다. 본 연구결과 나타난 잔디관리 요인간 상호작용효과는 잔디관리시 여러 가지 관리방법에 따른 효과를 입체적으로 분석해서 해당 골프장 현실에 적합한 통합적인 잔디관리(integrated turfgrass management)의 필요성을 제시한다고 할 수 있겠으며, 또한 답압가중 정도에 따른 잔디관리요인간의 반응효과차이는 향후 무답압 지역에서 실시된 연구결과를 답압을 받고 있는 경기장 및 골프장 등의 잔디밭에 적용할 경우에는 주의깊게 데이터 활용을 해야 되리라고 사료되었다.-

This paper is concerned with the vibration control of multi-layer structure for ultra-tall buildings and main tower of large bridge etc. We have modeled the multi-layer structure with the distributed mass system as the lumped mass system of two-degree-of-freedom structure and made experimental equipment. The LQ optimal control theory is applied to the design of the control system. The designed control system is simulated by computer. As a result, the LQ regulator showed good vibration control performance with impact excitation.

본 논문에서는 이동물체에 의해 가진 받는 보의 동적반응을 보다 용이하게 다룰 수 있는 간결한 수치해석 알고리즘을 제안하였다. 구조물과 이동물체를 각각 균일한 Euler보와 질점으로 모델링하여 보의 운동방정식을 유도하였으며 이 식을 유연영향함수를 이용하여 적분형 미분방정식으로 바꾸어줌으로써 수치해석에 적용할 수 있는 형태로 바꾸어 주었다. 유도된 운동방정식을 모우드 해석기법을 이용하여 수치해를 구하였으며 기존의 수치해석 연구결과들과 비교하여 본 연구결과의 타당성을 검증함으로써 본 연구에서 개발한 수치해석 알고리즘은 이동물체에 의해 가진받는 보의 초기 해석과 설계과정에서 효율적으로 사용할 수 있음을 보였다.

선박, 자동차, 항공기등 수송체 구조해석에 유한요소법이 사용됨에 따라 초기 설계 후 대형 복합구조물의 해석이 ANSYS, NASTRA등의 범용 유한요소 코드에 의해 수행되고 있다. 설계변경을 시도할 때 설계자의 경험과 인지만으로 대형 구조물의 성능변경을 예측하기는 어렵다. 비록 대형 컴퓨터의 사용으로 구조 재해석이 용이하나 정량적 및 이론적 설계수정방향 없이는 인력과 계산시간 소모를 초래하고 때로는 시간 제약으로 충분한 재해석을 못할 수가 있다. 이때 긴요하게 사용될 수 있는 정보는 민감도로서 설계변수 변화에 대한 구조응답 변화를 수치적으로 나타내므로 설계변경에 도움을 줄 수 있다. 본 논문에서 계산된 정확한 민감도는 선체데크구조와 수송체구조물 프레임 강성도를 설계 변수로 하였으며 구조물 진동저감 설계에 사용될 수 있다. 즉 유한요소법에 의한 구조 재해석에 의하지 않고 민감도 값으로 구조 진동변위 증감을 예측할 수 있음이 예제로 보여지고 있다.

직선상 2층 구조물의 임의의 절점에 변위벡터가 불연속인 죠인트 요소를 갖는 경우, 면내 굽힘 자유진동을 해석하기 위한 알고리즘을 전달영향계수법에 의해 정식화하고, 간단한 모델에 의해 수치실험을 행한 결과, 다음과 같이 요약할 수 있다. (1) 전달영향계수법은 종래의 전달매트릭스법에 비해 계산정도 및 계산속도 양면에서 우수함을 확인할 수 있다. (2) 구조물의 임의의 중간 절점에서 상태벡터량(횡변위, 각변위, 전단력 및 모멘트 등) 중 일부의 물리량이 불연속성을 갖더라도, 알고리즘 자체를 변화시켜야 하는 전달매트릭스법과는 달리, 스프링전수 값의 조절만으로 간단히 처리할 수 있어, 알고리즘의 일반화 및 프로그램의 범용화가 가능하다. (3) 전달영향계수법에서는, 구조물의 중간에 반고정지지와 같은 단단한 탄성지지부가 다수 존재하는 경우에도, 기본적인 알고리즘을 변경할 필요 없이 전단 및 회전 스프링정수에 적당한 값을 대입하는 것만으로 중간조건에 대응시킬 수 있고, 모든 경계조건도 마찬가지로 처리할 수 있다.