부공력감쇠는 풍직각방향의 와류공진을 예측하는데 있어서 매우 중요한 요소이다. 부공력감쇠는 진동유발하중 또는 피드백 하중을 구성하는 주요인자로 와류진동이 급격히 발현되는 현상을 설명하는 도구이기도 하다. 본 연구에서는 공력감쇠의 수학적 모델 을 제시하고 와류유발하중모델과 함께 와류진동을 예측하는 프러세스를 제안한다. 직사각형단면에 대한 공기력진동실험을 수행하여, 계측된 가속도로부터 공력감쇠와 와류유발하중을 추정하고 이에 기반하여 공력감쇠모델과 와류유발하중모델을 구축하는 과정을 다룬 다. 최종적으로 공력감쇠모델과 와류유발하중 모델에 대한 재해석을 통하여 가속도응답을 구하고 계측된 가속도와 비교하여 모델의 진동예측성능을 평가한다. 본 연구에서 제안된 와류하중모델의 진동예측성능을 평가한 결과 안정적이며, 신뢰도가 높은 와류진동예측 이 가능함을 알 수 있었다.

The structural performance of a vehicle can be evaluated by the static and dynamic structural analyses which predict the amounts of deformation & stiffness, and the static analysis should be done first. Another important aspect to be considered in the design process is crashworthiness, because a structurally sturdy vehicle body may be overdesigned with the excessive strength and durability standards. The ideal condition of a body structure is to absorb the impact load at a certain level of local deformation, to distribute the load to each structure adequately, and to prevent the excessive stress concentration and deformation. This paper is the result of the consideration of vibration characteristic for structure stiffness estimation of automotive body through the finite element modeling.

풍동 내 난류를 생성하기 위해서는 난류격자를 사용한 수동적 방법이나 난류발생장치를 활용한 능동적 방법을 활용한다. 그 중 격자에 의한 방법은 상대적으로 손쉽게 다양한 크기의 난류강도를 구현할 수 있다. 격자에 의해 생성된 난류의 강도는 격자요소의 크기, 격자요소의 간격, 격자로부터 측정점까지의 거리에 좌우된다. 단일 격자요소에 의해 발생된 난류에 대하여 세 가지 요소의 효과를 먼저 분석하였다. 격자의 크기가 커질수록, 격자요소 간의 간격이 가까워질수록, 그리고 격자로부터 측정점의 거리가 가까울수록 난류강도가 상승하는 경향을 확인하였다. 1m의 폭을 갖는 풍동에서 측정점 기준 좌우 350mm 내의 범위에 대해 측정된 난류는 적정 수준의 균질성도 확보하고 있었다. 교량 거더의 연직 와류진동을 평가하기 위해 필요한 수준의 연직 난류강도를 2.5%로 보고 이와 같은 낮은 수준의 난류강도를 구현할 수 있는 격자를 제작하였으며, 그 과정에서 파악된 현상 등을 제시하였다.

본 논문은 현재 국내에 제정되어 있지 않은 건축물의 진동사용성 평가기준을 위한 기초자료를 확보하기 위해 초고층 건축물이 1차모드가 지배적이라는 가정하에 먼저 진동대를 이용한 허용가속도 체험실험을 실시하였다. ‘건축물의 용도’를 고려하여 허용가속도 체험실험 결과에 따른 허용가속도추세선을 이용해 주거용 건축물과 사무용 건축물로 분류하였다. 또한 국외의 기준중주거용 건축물과 사무용 건축물로 분류하여 진동사용성 평가를 하고 있는 ‘NBCC 2005’그리고 ‘ISO 10137’과 비교 및 분석하여 국내에 적합한 진동사용성 평가기준안을 제안하였다.

본 논문에서는 진동대 실험을 통하여 건축물의 수평진동에 대한 허용가속도를 평가하고자 한다. 국내에서 준 용하고 있는 사용성 기준인 ISO 6897과 캐나다기준에서는 최대가속도를 정하여 거주자의 거주성을 만족하도록 하고 있다. 수평진동실험은 1차원 수평 진동대를 사용하고, 진동대용 룸은 우리가 생활하고 있는 공간과 유사하게 설계 및 제작하였다. 실험평가방법은 피험자를 40명 모집하여, 8명씩 5개조로 나누어 주파수 0.2Hz~1.2Hz 범위에서 가속도를 증가시켜 허용가속도에 대해 평가하였다. 수평진동 실험으로 얻어진 누적분포를 0~25%, 26~50%, 51~75%, 그리고 76~100%로 나누어 추세선을 작성하였다. 또 국외 사용성 평가기준에 반영된 설문지를 바탕으로 실험에 적합한 설문지를 제작하여 진동에 대한 피험자들의 느낌을 조사하였다. 실험결과, 고유진동수에 따라 피험자가 견딜 수 있는 허용 가속도의 크기가 다른 것으로 평가되었고, 고유진동수가 높을수록 고유진동수가 낮은 경우보다 허용가속도의 크기가 작았다.

철근 콘크리트 구조물에서 발생하는 진동 가진원과 영향에 대하여 많은 연구가 진행 중에 있다. 이러한 진동 가진원은 주로 거주자가 보행할 때 발생하는 하중이며, 발생한 가진원은 철근 콘크리트 판을 통하여 다른 거주자에게 전달된다. 이러한 전달원은 탄성파의 형태로 전달되는데 판의 표면으로 전달되는 표면파(Ram Wave)와 판의 내부로 전달되는 체적파(Prima Wave, Secondary Wave)의 형태로 전달된다 현재 이러한 파를 분석하는 연구는 압전소자(PZT)센서를 주로 사용하고 있으나, 콘크리트 부재에서 3축 형데로 전달되는 탄성파를 분석하기에는 여러 가지 어려운 부분이 많다. 따라서 이를 해결하기 위해 마이크로 가속도센서(Micro Accelerometer)를 이용하여 이동하중으로 발생하는 가진원에 대하여 평가하였다.

구조물의 모니터링과 손상 및 진동예측에 많은 센서들이 사용되고 있으며, 압전소자 및 변형게이지는 재료 및 구조물의 손상에 사용되고 있다. 그러나 진동에 대한 실험은 미진한 실정이다. 압전소자는 구조물의 변형되었을 때 로드셀의 경우에서처럼 작용되는 외력을 전기적인 신호로 바꾸어주는 센서이다. 이를 이용하여, 철근 콘크리트 판에서 진동예측을 압전소자의 전압변화로 사용하였다. 본 연구는 판에서 압전소자를 사용하여 진동을 예측하기 위한 기초적 연구이다.

Recent building structures are superior in its ability but they are light and flexible, and so have problems of habitability induced by building vibration. In general, the problem of vertical vibration is not considered in structural design. However, in terms of serviceability for inhabitants in buildings, the estimation of vertical vibration in design stage is important. Characteristics of vertical vibration is changed by modeling method of beam-column joint. To check the characteristics of vertical vibration, many tests and analyses were conducted on constructing building in Seoul. Results of tests and analyses were compared using transfer function. As a results, to check the vertical vibration characteristics, the cramp ratio of beam-column joint must be considered and reduced to 50% ~ 60% in structural design.

본 연구에서는 차량하중에 의한 상시진동기록을 이용한 교량의 손상추정기법을 연구하였다. 즉, 차량진행 중 측정된 신호로부터 구조물의 모드특성을 구하고, 이를 이용하여 손상위치 및 손상정도를 추정하는 알고리즘을 제안하였다. 제안기법의 검증을 위하여 차량하중을 재하할 수 있는 모형교량을 제작하여 손상실험을 수행하였다. 차량진행 중 교량의 수직가속도를 계측하였으며, 측정된 가속도시계열로부터 random decrement(RD) 기법을 사용하여 자유진동신호를 구한 후, 이로부터 구조물의 모드특성을 추정하였다. 추정된 모드특성을 기초로 신경망기법을 적용하여 손상위치 및 손상정도를 추정하였으며, 추정된 결과는 실제 손상과 비교적 잘 일치하였다.

본 연구는 두 지점간의 진동수 응답함수를 이용하여 시간 및 진동수 영역에서의 원심펌프(20Hp. 50Hp) 가진력을 추정하기 위한 것이다. 진동수 응답함수는 실수부와 허수부에 대한 신호정보를 가지고 있으며 응답함수 역시 실수부와 허수부에 대한 신호정보를 가지고 있다 따라서 이들 진동수 응답함수 및 응답함숴의 복소수 계산으로부터 가진력을 실험적으로 구하였으며 이론적인 방법에 의하여 구한 가진력과 실험적으로 구한 값을 비교함으로서 펌프에 의한 주진동수 성분의 크기는 펌프 및 모터중량의 10-25% 정도가 됨을 제시하였다. 가진력 산정을 위한 시간영역에서의 불평형질량의 크기는 펌프 및 모터중량의 약 30-60%임을 알수 있었다 한편 펌프회전에 의한 진동은 주진동수 이외에도 주진동수의 2-3배의 크기를 갖는 성분이 있음을 알 수 있었으며 대상 콘크리트 슬래브의 고유진동수와의 가진진도수비를 달리함에 따라 정확한 진동전달률을 조절하는데 활용할 수 있다.

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 PC교량의 외부텐던의 장력을 평가하기 위하여 신속하고 경제적으로 적용할 수 있는 텐던의 진동을 이용한 고유진동수 측정 방법의 적용성을 검토하였다. 길이별로 다양한 여러 종류의 외부텐던 덕트 표면에 가속도 센서를 부착하고 고유진동수를 측정하였다.센서의 방향과 위치변경 등 여러 종류의 다양한 진동시험을 실시한 결과 고유진동수의 차이는 1% 이내로서 충분한 정확성을 확보하고 있음을 보였다. 측정된 고유진동수로부터 장력을 추정하기 위해서는 현의공식, 다중모드법, 저차 모드의 실용적 공식을 활용한 방법 (Zui et al., 1996), 양단고정 경계조건에 의한 휨강성을 고려한 현의공식 (Sagűѐs et al., 2006) 등의 장력 추정법을 적용하였고 그 결과값을 비교하였다. 휨강성을 반영하지 못한 현의 공식이나, 다중모드법은 길이가 짧은 텐던에 대해 장력을 과대평가하는 결과가 도출되어 텐던의 장력평가에 적절하지 않음을 알 수 있었다. 텐던의 장력 추정에 적절한 방법은 양단고정 경계조건과 휨강성을 고려한 단단한 현의 공식에 의한방법임을 알 수 있었으며, 이 방법을 실제 공용중인 PC 교량의 외부텐던에 적용한 결과 방향전환블록에 의한 마찰력으로 긴장단과 고정단에 텐던의 장력 차이가 발생한다는 것을 알 수 있었다.

Structural damping includes material damping, friction effects at bearing and expansion joints, friction at bolted joints and mechanical damping by damper. There is not analytical basis for estimating the damping ratios. Structural damping ratios can be estimated by measuring forced vibration amplitude of a certain mode but it is almost impossible to vibrate the actual bridges to a certain mode by force. Therefore, RD technique utilizing a lot of ambient vibration data can be a practical method to estimate damping ratio. In this study, the damping ratio is estimated by analyzing the ambient vibration data of three steel cable stayed bridges.

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 연구에서는 대공간 구조물로서 2002년 건축된 6개 월드컵경기장 인장케이블의 특성과 관련하여 케이블의 고유진동수와 이를 이용한 기존 이론식들의 적용성에 대하여 실험적으로 검토하였다. 실험결과, 케이블의 휨강성을 고려함으로서 8%이내의 정확도를 가지고 케이블의 인장력을 추정할 수 있는 것으로 나타났으나 휨강성의 영향이 큰 범위(ξ≤7)에 있어서는 추정오차가 증가하는 경향을 나타내고 있어 이 범위에 대해서는 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료되며, 다중진동모드를 사용하더라도 단일진동모드를 사용하는 경우와 비교하여 장력추정 오차는 크게 개선할 수 없는 것으로 나타났다.