바람에 의한 구조물의 진동은 관심대상이 되는 지배모드의 감쇠비에 매우 민감하다. 감쇠비의 발현 메커니즘의 불확실성 등 에 의해 감쇠비의 추정은 여전히 도전과제이며 보다 정확한 감쇠비 추정을 위한 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 스펙트럼 밀도 적분함수라는 새로운 개념을 이용하여 구조물의 감쇠비를 추정하는 기법을 다룬다. 모드 응답스펙트럼에 포함된 외부하중 스펙트럼을 적분에 의한 평균화효과에 의해 평탄화 한 후 이론적 적분함수와 비교하여 감쇠비를 구하는 원리이다. 감쇠비 추출 가능성 탐색을 위 해 이론적 스펙트럼 밀도 적분함수의 특성을 분석하였으며, 비고전감쇠 시스템이 가지는 혼성 모드응답에 적용할 수 있는 감쇠비 추 정법로 확장하였다. 본 연구에서 제안된 감쇠비 추정법을 검증하기 위한 수치해석과 계측응답에 대한 적용이 이루어졌으며, 검증결과 제안된 감쇠비 추정법이 안정적이며, 신뢰도가 높은 감쇠비 추정이 가능함을 알 수 있었다.

풍방향 공력감쇠는 항상 정감쇠 형태로 나타나기 때문에 구조물 진동을 더욱 안정화하는 경향이 있다. 준정상 가정에 의하여 공력감쇠를 예측할 수 있는 이론적 모델은 풍방향 공력감쇠의 발현특성을 모사하고, 발현에 영향을 미치는 영향인자를 설명하고 있다. 본 연구에서는 공탄성 실험을 통해 얻어진 계측응답으로부터 추정된 풍방향 감쇠를 이론적 풍방향감쇠와 비교하여 준정상 가정으 로부터 구해진 이론적 모델의 정합성을 평가하였다. 풍방향 감쇠는 최신 개발된 시스템 식별기술인 가상동적가진기에 의한 방법을 이 용하여 구한다. 본 연구결과로부터 풍방향 공력감쇠는 준정상가정에 의한 이론적 모델과의 차이를 보이며, 이것은 주로 높이별, 평균 풍속에 따른 난류강도의 크기에 의하여 영향을 받는 것으로 나타났다.

공력감쇠는 와류에 의한 풍직각방향의 응답을 평가하는데 매우 유용한 인자로 인식되어 왔다. 그러나 기존의 공력감쇠 산정 방식은 구조물 응답에 기반한 시스템 식별기술을 적용하는 것으로 와류하중속에 포함되어 있는 공력감쇠의 역할과 특성을 파악하는 데 한계를 가지고 있었다. 본 연구에서는 하중식별기술을 적용하여 와류하중을 직접적으로 구함으로써 와류하중을 구성하는 요소와 유발요인을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 대기 경계층에서 원형 실린더 모델에 대한 공탄성 실험을 수행하여 풍직각방향 와류하중 을 추정하였으며 그로부터 공력감쇠의 특성을 분석하였다. 분석결과, 와류하중은 구조물 모달속도가 공력감쇠에 의해 풍하중으로 전 환되는 모달속도하중과 변동풍속에 의해 형성되는 순수 와류하중으로 구성되는 것으로 나타났다. 공력감쇠는 최상층 평균풍속에 의한 와류방출진동수가 구조물의 고유진동수에 근접하면서 부감쇠를 가지며 그 결과 총 감쇠가 작아져 응답증폭현상을 유발하는 것으로 파악되었다. 본 연구결과에 기초하면, 난류상태에서 와류하중 특성이 반영된 와류하중모델 구축이 가능할 것으로 사료되며, 구조물 풍직 각방향 진동을 보다 효과적으로 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

이 연구의 목적은 일반 콘크리트의 감쇠비를 높이기 위한 재료 및 방법을 제안하고, 제안된 재료 및 방법으로 제작한 시험체의 감쇠비를 측정하여 폴리우레탄 혼입량의 영향을 조사하는 것이다. 이를 위하여 폴리우레탄으로 골재를 코팅한 후 공극을 시멘트 페이스트로 채우는 방법을 개발하였고, 폴리우레탄의 함유량에 따라 시험체를 제작하고 충격가진시험을 실시하였다. 시험체 제작을 통해 골재 무게대비 폴리우레탄의 양이 15%를 넘는 경우 폴리우레탄 층이 형상되는 것을 확인하였다. 실험결과 이 연구에서 제안한 재료 및 방법으로 제작한 시험체는 일반 콘크리트에 비하여 8.7배 높은 감쇠비를 나타내었으며, 폴리우레탄 층이 골재의 크기보다 두꺼운 경우 감쇠비가 20.08%까지 나타났다. 골재 무게대비 폴리우레탄의 양이 10%에서 20% 범위에서 사용되는 경우 강성은 일반 콘크리트 대비 51%에서 65% 감소하는 것으로 나타났다.

The identification of damping ratios in buildings is a well-known problem and appears to be of important and crucial interest in the safety and serviceability design. When compared to an estimation of the stiffness, i.e. natural frequency, and mass, the damping ratio is the most difficult quantity to determine. Many previous studies have examined the characteristics of damping ratios from ambient vibration, but the measurement time is roughly within 2 hours. In this paper, characteristics of damping ratios and natural frequencies of 4 story RC building were investigated using long-term ambient vibration. Free vibrations were obtained using random decrement technique, and damping ratios were evaluated by the envelop function, continuous wavelet transform, and logarithmic decrement. It was found that although the natural frequencies show little variations with time, the damping ratios show some variations with time and the largest variations found in the damping ratios obtained from the continuous wavelet transform. The damping ratios from the envelop function showed the smallest mean and standard deviation. And the probability distribution of damping ratios seems to follow the logarithmic normal distribution.

Following the earthquake that shook the city of Gyeongju, Korea, in 2016, it became apparent that research on the safety of cultural heritages against the seismic hazards is necessary in Korea. Predictions of how historically significant stone pagodas would behave the earthquakes anticipated in near future, which are the subject of this study, is also required. In this study, the dynamic characteristics of 15 cultural heritage designated stone pagodas of Korea were investigated, including natural frequency and damping ratio, and the stiffness of the stone material and its contact area were determined using eigenvalue analysis by assuming the stone pagodas to be multi-degree-of-freedom structures. The results of this study enable the structural modeling of stone pagodas using a finite element analysis program and the method is expected to be useful in assessing the structural safety of stone pagodas against vertical loads as well as lateral forces, including earthquakes. Also, by identifying the dynamic characteristics of the structures, the results of this study can be utilized as a nondestructive testing method to determine the rigidity of cultural heritage structures and to identify inherent problems. The natural frequencies of the Korean stone pagodas were measured to be within 3.5~8.3㎐, excluding cases with distinct natural frequency results, and it was determined that the natural frequencies of the stone pagodas are influenced by various parameters including the height and joint stiffness of the structures.

구조물의 감쇠비는 내풍성능을 평가하는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 구조물의 실제 감쇠비는 대부분 계측된 응답을 기반으로 시스템 식별기술에 의하여 이루어진다. 그러나 예측된 감쇠비는 계측조건, 계측시간 및 시스템 식별기술에 따라 오차를 보이는 등 불확실성을 가지고 있다. 본 연구에서는 기 개발된 가상 동적진동기(Virtual Dynamic shaker)에 주요 개념으로 사용되었던 외부하중 스펙트럼의 전체 평탄성을 국부 평탄성으로 개념을 확대하여 감쇠비 추정을 보다 정교하게 하는 기법을 개발하였다. 국부 평탄성을 개념을 사용하여 감쇠비를 구하고자 하는 대상 모드의 고유진동수 부근에 적용함으로서 보다 정확하게 감쇠비 추정하는 기법을 다루었다. 본 개발된 기법을 검증하기 위하여 고층건물의 상시진동에 대하여 적용하였으며, 기존 시스템 식별법, 자유진동실험에 의한 결과와 비교 평가하였다. 그 결과 전체 평탄성을 가지는 개념에 비하여 국부평탄성을 가지는 VDS가 보다 정확하게 감쇠비를 추정하는 것을 보였다.

구조물의 성능을 개선하기 위하여 다양한 진동제어장치가 사용되고 있다. 대부분의 제진장치는 구조물의 감쇠비를 증가시킴으로써 성능개선효과를 유도하기 때문에 증가된 감쇠비는 제진장치에 의한 구조물의 성능을 평가하는 중요한 지표가 될 수 있다. 본 연구에서는 강풍 등으로 제진장치가 운영 중인 상태에서 구조물의 응답만을 이용하여 각 모드에 증가된 등가감쇠비를 추정하는 프로세스를 개발하고 이를 성능개선효과를 평가하는데 활용하고자한다. 제진장치가 설치된 구조물은 비고전 감쇠시스템이므로 상태공간 모드분해법을 이용하여 계측응답으로부터 모드 응답을 구하고, 분해된 모드응답에 가상 동적 진동기를 적용하여 각 모드에 증가된 감 쇠비를 구하였다. 제안된 제진장치 설치 구조물 감쇠비 추정법을 검증하기 위하여 수동형 제진장치로 카고메 점탄성 댐퍼를, 능동형 제진장치로 능동질량감쇠기를 구조물에 적용하여 각 제진장치에 의한 감쇠비를 추정한 결과 매우 정교하게 예측 가능함을 알 수 있었다.

Wind tower structure has relatively simple shape compared to other structures, but due to its characteristics, various and irregular environmental loads are applied. These loads cause vibrations at tower, and can cause failure of the structure if over vibration occurs. Vibration occurred at structures is gradually exhausted by damping of the structures, and if high damping is ensured, the failure of the structure due to over vibration can be prevented. In this study, the vibration reduction effects are to be analyzed through FEM analysis by examining the top displacement, bottom moment, and bottom fatigue damage of the structure depending on damping ratio of the wind tower structure.

본 연구는 가상 질량 동조기(VMT)를 이용하여 구조물의 응답으로부터 구조물의 감쇠비를 구하는 기법을 다룬다. 백색잡음 뿐만아니라, 특정 진동수 가진, 충격하중 가진 등 다양한 하중종류 및 특성에 의하여 발생한 구조물의 계측응답에 대하여 VMT를 적 용하였을 때 구조물의 감쇠비를 추정하는 기법에 대해서 다루고, VMT의 동적특성이 구조물 감쇠비 추정에 미치는 영향을 수치적으로 분석하였다. 수치해석결과에 의하면, VMT에 의하여 구조물 감쇠비 추정이 충분한 신뢰성을 가지고 예측되는 것을 확인 할 수 있었다. 충격하중을 받는 응답을 이용하는 경우 VMT에 의하여 가장 안정적으로 구조물 감쇠비 추정이 가능한 것을 알 수 있었으며, 백색잡음, 협소대역 하중에 대해서도 VMT의 지정 감쇠비를 너무 작게 산정하지 않으면 감쇠비 추정이 가능한 것으로 나타났다. 정현파의 경우에는 가진 진동수의 VMT 비율을 이용하여 감쇠비 추정이 가능한데 고유진동수와 인접할수록 정밀도가 높아지는 것을 알 수 있었다.

In Seoul, total 27 places of foot-bridges were chosen to evaluate the damping ratio through vibration measurement by mobile-phone application. Model vibration test was performed to compare the natural frequency and damping ratio between the conventional accelerometer and mobile-phone application. Measured average damping was compared with the one of Bachmann. The relation between the damping ratio and span was also investigated. Measured average damping ratio was greater than that of Bachmann. It was shown that there is no distinct trend between damping and span.

Steel plate concrete (SC) composite structure is now being recognized as a promising technology applicable to nuclear power plants as it is faster and suitable for modular construction. It is required to identify its dynamic characteristics prior to perform the seismic design of the SC structure. Particularly, the damping ratio of the structure is one of the critical design factors to control the dynamic response of structure. This paper compares the criteria for the damping ratios of each type of structures which are prescribed in the regulatory guide for the nuclear power plant. In order to identify the damping ratio of SC shear wall, this study made SC wall specimens and conducted experiments by cyclic lateral load tests and vibration tests with impact hammer. During the lateral loading test, SC wall specimens exhibited large ductile capacities with increasing amplitude of loading due to the confinement effects by the steel plate and the damping ratios increased until failure. The experimental results show that the damping ratios increased from about 6% to about 20% by increasing the load from the safe shutdown earthquake level to the ultimate strength level.

비틂시험에서 전단탄성계수와 감쇠비에 상응하는 변형률 산정의 복잡성은 여러 방법에 의하여 해결되어 왔다. 특히, 수정 등가반경법은 공진주/비틂전단 시험의 모든 변형률 영역에서 변형률에 따른 등가반경비 곡선을 보다 효과적으로 나타내는데 적합하다. 감쇠비 산정시 수정 등가반경법을 쌍곡선 모델, 수정 쌍곡선 모델, 램버그오스굿 모델등에 적용시켜 보았다. 연구결과는 감쇠비 산정시 재래식 등가반경법에 의한 하나의 등가반경 수치를 사용하는 것은 적절치 않다는 것을 보여주었다. 이력감쇠뿐 아니라 미소변형률 영역에서의 흙의 감쇠 현상을 고려하기 위하여 새로운 모델이 개발되었고, 이러한 두 가지 복합감쇠에 상응하는 변형률 산정시 부가적 조정이 필요한지 검토해 보았다.

NEHRP 지반조건 B,C,D에서 이선형 단자유도 감쇠시스템의 지반조건, 후탄성기울기, 감쇠비, 항복강도 감소계수, 고유 주기 등의 변화가 비탄성변위비에 미치는 영향을 조사하였다. 기존의 제안식은 변위일정 법칙을 따라 일정주기 이상에서 비탄성 변위비를 과대평가하게 된다. 또한 기존식은 5%이상의 감쇠비에 대하여만 제안되었다. 본 연구는 후탄성기울기, 감쇠비 20% 이하의 이선형 시스템의 비탄성 변위비의 평균과 편차를 제안하였고 범용적으로 사용할 수 있음을 보였다. 제안식을 사용하여 비탄성 변위비의 확률적 분포를 계산하여 구조물의 성능기반설계에 이용할 수 있다.

Seismic control performance of MR dampers, which have severe nonlinearity, is different with respect to the dynamic characteristics of earthquake excitations such as magnitude and frequency contents. In this study, effects of excitation characteristics on the equivalent linear system represented by an equivalent damping ratio for single-degree-of-freedom (SDOF) systems with a MR damper are investigated through numerical analysis for various natural frequencies of the structures and design parameters of the MR damper. In addition, to implement the an equivalent linearization procedure considering non-stationarity and frequency contents of the earthquake excitation, seismic response reduction factors for artificial earthquake ground motions are proposed using regression analysis of the linear structural responses. Analysis results show that the relative magnitude of the excitation compared to the friction force of the MR damper and frequency contents of the excitation affect the equivalent damping ratio considerably, and appropriate combination of friction and damping produces additional damping effect

The purpose of this study is to propose the general method for evaluating the equivalent damping ratios of a structure with supplemental response control dampers. We define Lyapunov function of which derivative can be expressed in autoregressive form and evaluate the equivalent damping ratios by using Lyapunov function and its derivative. This Lyapunov function may be called as generalized structural energy. In this study, it is assumed that the response of a structure is stationary random process and control dampers do not affect the modal shapes of a structure, and the structure has proportional damping. Proposed method can be used to get the equivalent damping ratios of a structure with non-linear control dampers such as friction dampers as well as linear control dampers. To show the effectiveness of the proposed method, we evaluate the equivalent damping ratios of a structure with viscous dampers, AMDs, and friction dampers. The equivalent damping ratios from proposed method are compared to those from eigenvalue analysis for linear control dampers, and those from time history analysis for non-linear control dampers, respectively.

에너지 소산장치가 설치된 건무의 비선형 시간이력해석은 복잡하고 많은 시간이 소모된다. 본 연구에서는 비선형 정적해석법인 능력 스펙트럼을 이용하여 구조물의 주어긴 거동 한계를 만족할 수 있는 감쇠기의 양을 산정하는 방법에 관하여 연구하였다. 먼저 능력스펙트럼법을 이용하여 건물의 비선형 정적응답을 구하고 건물의 응답과 목표변위의 차이를 이용하여 유효감쇠비를 구하고 이러한 유효 감쇠비를 이용하여 필용한 점성 감쇠기의 양을 구하였다. 본 연구에서는 단자 유도계에서 건물의 주기, 요구되는 탄성강도에 대한 항복강도의 비, 항복 후 강성비 등을 변수로 하여 연구를 수행하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 점성 감쇠기를 설치한 예제 구조물의 시간이력 해석에 의한 최대 응답은 설계의 초기단계에서 사용한 목표변위와 잘 일치하였다.

In this study, the damping ratio was estimated using the developed automatic calculation software based on the field measurement data of vibration of stay cable in cable-stayed bridge. For the field measurement, two accelerometers were used for obtaining of dynamic behavior of 1st, 2nd and 3rd mode. The damping ratio after installation of the damper was calculated as higher than the requirement values, also it was confirmed that the damping effect was improved with the range of 19~92%.