Many piping systems installed in the power plant are directly related to the safety and operation of the plant. Various dampers have been applied to the piping system to reduce the damage caused by earthquakes. In order to reduce the vibration of the piping system, this study developed a steel coil damper (SCD) with a straightforward structure but excellent damping performance. SCD reduces the vibration of the objective structure by hysteretic damping. The new SCD damper can be applied to high-temperature environments since it consists of steel members. The paper introduces a design method for the elastoplastic coil spring, which is the critical element of SCD. The practical applicability of the design procedure was validated by comparing the nonlinear force-displacement curves calculated by design equations with the results obtained from nonlinear finite element analysis and repeated loading test. It was found that the designed SCD’s have a damping ratio higher than 25%. In addition, this study performed a set of seismic tests using a shaking table with an existing piping system to verify the vibration control capacity on the piping system by SCD. Test results prove that the SCD can effectively control the displacement vibration of the piping system up to 80%.

In this paper, an experimental study was carried out for vibration control of cable bridges with structurally flexible characteristics. For the experiment on vibration control, a model bridge was constructed by reducing the Seohae Grand Bridge and the shear type MR damper was designed using the wind load response measured at Seohae Grand Bridge. The shear type MR damper was installed in the vertical direction at the middle span of the model bridge, and dynamic modeling was performed using the power model. The tests of the vibration control were carried out by non-control, passive on/off control and Lyapunov control method on model bridge with scaled wind load response. The performance of the vibration control was evaluated by calculating absolute maximum displacement, RMS displacement, absolute maximum acceleration, RMS acceleration, and size of applied power using the response (displacement, acceleration, etc.) from the model bridge. As a result, the power model was effective in simulating the nonlinear behavior of the MR damper, and the Lyapunov control method using the MR damper was able to control the vibration of the structure and reduce the size of the power supply.

In the case where a MR-damper is employed for vibration control, it is important to decide on how much control capacity should be assigned to it against structural capacities (strength and load, etc). This paper aims to present a MR-damper's control capacity suitable for the capacities of the structure which needs to be controlled. First, a two span bridge was built equipped with a MR-damper, which constitutes a two-span MR-damper control system. Then, inflicting an earthquake load on the system, a basic experiment was performed for vibration control, and a simulation was also carried out reflecting specific control conditions such as MR-damper and rubber bearing. The comparison of the results against each other proved their validity. Then, in order to calculate an optimal control capacity of the MR-damper, structural capacity was divided into eleven cases in total and simulated. For each case, an additional load of 30 KN was inflicted everytime, thereby increasingly strengthening structural capacity. As a result of the study, it was found that the control capacity of MR-damper of 30 KN was safely secured only with lumped mass of more than 150 KN(case 6). Therefore, it is concluded the MR-damper showed the best performance of control when it exerted its capacity at around 20% of structural capacity.

This paper is concerned with an experimental research to control of random vibration caused by external loads specially in cable-stayed bridges which tend to be structurally flexible. For the vibration control, we produced a model structure modelled on Seohae Grand Bridge, and we designed a shear type MR damper. On the center of its middle span, we placed a shear type MR damper which was to control its vibration and also acquire its structural responses such as displacement and acceleration at the same site. The experiments concerning controlling vibration were performed according to a variety of theories including un-control, passive on/off control, and clipped-optimal control. Its control performance was evaluated in terms of the absolute maximum displacements, RMS displacements, the absolute maximum accelerations, RMS accelerations, and the total power required to control the bridge which differ from each different experiment method. Among all the methods applied in this paper, clipped-optimal control method turned out to be the most effective to reduces of displacements, accelerations, and external power. Finally, It is proven that the clipped-optimal control method was effective and useful in the vibration control employing a semi-active devices such MR damper.

Recently, the concept of damped outrigger system has been proposed for tall buildings. But, structural characteristics and design method of this system were not sufficiently investigated to date. In this study, the dynamic response control performance of outrigger damper has been analyzed. To this end, a simplified analysis model with outrigger damper system has been developed. Use the El Centro seismic(1940, NS) analysis was performed. Analysis results, on the top floor displacement response to the earthquake response, did not have a big effect. However, acceleration response control effect was found to be excellent. The increase of outrigger damper capacity usually results in the improved control performance. However, it is necessary to select that proper stiffness and damping values of the outrigger damper system because, the outrigger damper having large capacity is result in heavy financial burden.

Damped outrigger systems have been proposed as a novel energy dissipation system to protect tall buildings from severe earthquakes and strong wind loads. In this study, semi-active damping devices such as magnetorheological (MR) dampers instead of passive dampers are installed vertically between the outrigger and perimeter columns to achieve large and adaptable energy dissipation. Control performance of semi-active outrigger damper system mainly depends on the control algorithm. Fuzzy logic control algorithm was used to generate command voltage sent to MR damper. Genetic algorithm was used to optimize the fuzzy logic controller. An artificial earthquake load was generated for numerical simulation. A simplified numerical model of damped outrigger system was developed. Based on numerical analyses, it has been shown that the semi-active damped outrigger system can effectively reduce both displacement and acceleration responses of the tall building in comparison with a passive outrigger damper system.

Recently, the concept of damped outrigger system has been proposed for tall buildings. But, structural characteristics and design method of this system were not sufficiently investigated to date. In this study, the dynamic response control performance of outrigger damper has been analyzed. To this end, a simplified analysis model with outrigger damper system has been developed. An artificial wind of 1000 seconds with 0.1 second time steps was generated by using a Kaimal spectrum. Analysis results show that outrigger damper system is more effective up to 20-23% in the control of dynamic response compared to conventional outrigger system. The increase of outrigger damper capacity usually results in the improved control performance. However, it is necessary to select that proper stiffness and damping values of the outrigger damper system because, the outrigger damper having large capacity is result in heavy financial burden.

장경간 교량의 낮은 감쇠비로 인하여 발생하는 구조물의 진동은 구조물의 안전성 및 사용성에 부정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 시공 중인 교량에 지배적으로 발생하는 연직 방향 진동을 제어하기 위하여 능동형 질량댐퍼(AMD)를 연구하였다. 대상 사장교의 동특성을 조사하기 위하여 모드 해석이 수행되었으며 이를 바탕으로 제어 성능과 설치 공간에 적합한 AMD를 설계하기 위하서 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어 알고리즘을 사용하였다. 성능 검증을 위하여 건설 단계의 대상 구조물과 AMD를 1/10.5의 상사비로 축소시킨 시작품을 설계, 제작하였으며, 시스템 식별을 수행하여 Linear Quadratic Gaussian (LQG) 제어 알고리즘을 적용하였다. 성능 실험 결과 AMD 제어 시에 높은 제어 효과를 구현하였으며, 실험 결과를 수치해석과 비교를 통하여 제어기 설계의 타당성을 확인하였다.

In recently, sky-bridge are often applied to high-rised adjacent buildings for pedestrian bridge. the seisnic response control of adjacent buildings have been studied and magneto-rheological(MR) fluid dampers have been applied to seismic response control. In this study, vibration control effect of the MR damper connected adjacent buildings has been investigated. Adjacent building structures with different natural frequencies were used as example structures. Two typed of control methods, displacement based or velocity based, are applied to determinate control force of MR damper. In this numerical analysis, it has been shown that displacement-based control algorithm is more effective than velocity-based control algorithm for seismic response control of adjacent buildings. And, when displacement-based control method is applied to control of adjacent buildings, the control of building occurred large displacement is more efficient in reducing the seismic response.

In this paper, a mass damper was proposed and the plan on its practical application for wind-induced vibration control of a super-tall building was introduced. The damper was developed to generate forces which were calculated by both linear and nonlinear control algorithms. A controller in which the control algorithms were embedded was developed and it was verified through experiments that the damper with the controller could show dynamic behavior as a designer had intended. A preliminary design of a super-tall building with the damper was conducted. As a nonlinear algorithm, decentralized control algorithm which only requires to measure damper-installed floor response in order to calculate the control force was proposed. Simulation results indicated that the proposed damper could provide better or at least equivalent control performance than the usual active/hybrid type damper controlled just by existing linear control algorithms.

본 연구에서는 풍진동 제어 기술의 하나로 현재 대부분의 초고층 건축물에 적용되고 있는 아웃리거 시스템에 댐퍼를 설치한 아웃리거 댐퍼 시스템에 대하여 수치해석모델과 상용 구조해석프로그램을 사용한 모델을 사용하여 최적설계 및 변수연구를 수행하였다. 먼저 아웃리거 댐퍼의 거동 특성을 반영하도록 상태방정식을 사용한 단자유도 수치 모델을 설계하였고 상용 구조해석 프로그램을 사용해서 최적설계를 위한 다자유도모델을 설계하였다. 강성이 고려되지 않고 오직 댐퍼의 감쇠에 의한 최적 위치는 최상층인 것으로 나타났지만 중간 이상의 층에서는 댐퍼의 높이에 따른 성능 변화가 크지 않기 때문에 강성과 감쇠가 복합적으로 운동에 참여하는 실제 구조물의 경우 최적의 위치가 최상층이 아닌 다른 층에 존재한다. 아웃리거 댐퍼시스템은 기존 일반적인 아웃리거 시스템과 비교할 때 가속도 응답을 줄이는데 있어 매우 효과적인 것을 확인하였다.

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.

본 연구에서는 풍하중을 받는 고층 구조물의 진동저감을 위하여 사용되어온 전단형 점탄성 감쇠기의 2D, 3D FEM 모델을 이용하여 정밀하게 해석하여 점탄성재료와 이들을 결합하는데 사용하는 재료의 특성이 에너지 소산에 미치는 영향을 평가하였다. 특히 점탄성재료와 강재의 접합방식 및 크기, 형상등이 에너지 소산능력에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 정밀해석과정을 통하여 점탄성 감쇠기의 이력거동을 고찰 분석하고 이를 댐퍼설계에 활용하기위한 설계식을 제안하는 기초자료로 사용할 수 있게 하였다.

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.

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.

수동동조질량감쇠기의 진동제어 효과는 질량감쇠기와 구조물과의 동조로 인하여 나타나고 있다. 그러나 바닥판 구조물의 질량과 강성의 변화로 인하여 실제 구조물에 있어서 비동조 현상이 일어나기도 한다. 이러한 상황에서는 수동동조질량감쇠기의 성능이 비효율적이며 경우에 따라서는 구조물의 진동을 증가시키기도 한다. 본 논문에서는 기계나 사람에 의한 바닥판 구조물의 진동을 줄이기 위하여 자기유체감쇠기의 적용성을 알아보고자 한다. 준 능동제어와 groundhook 제어 알고리즘을 적용하여 준능동감쇠기의 성능과 수동질량감쇠기의 성능을 비교 분석하였다. 또한 비동조 상황에서의 준능동감쇠가와 수동질량감쇠기의 견인성을 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 자기유체감쇠기는 동조상황에서 우수한 제어 성능을 가지고 있으며 비동조 상황에서도 우수한 견인성을 보여주고 있다.

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.

본 연구는 기존 보도교의 TMD를 이용한 진동제어에 대해 기술한 논문이다. 본 연구의 대상인 보도교는 단순 강 박스형 교량이고 주 경간이 47.7m이다. 교량의 중량은 11.17kN/m이고, 매우 작은 감쇠율을 갖고 있으며, 1차 고유진동수가 1.84Hz이다. 이 진동수는 인간의 보행 진동수인 2Hz와 근접하고 있다. 따라서 보행자의 보행에 피해 불안정한 공진진동이 자주 발생하였다. 본 연구에서는 이와 같은 보행자로 인한 보행 진동을 억제하기 위하여 TMD를 이용한 진동대책에 대해 기술한 논문이고, 진동대책에서 경제성과 시공성을 고려하여 보도교의 난간에 설치하는 소형의 TMD에 대해 기술하고 있다. TMD 설치 이후의 현장실험과 수치해석으로부터 보도교의 구조감쇠가 TMD 설치 이전의 감쇠율보다 약 13배 증가되었고 공진 진동이 거의 억제되었음을 확인하였다.

본 연구에서는 구조가 간단하고 경제적이며, 보수유지 면에서 능동형 진동제어 장치로서 매우 유리한 장점을 가지고 있는 선형모터 댐퍼(LMD : linear motor damper)를 개발하여 유니슨 기술연구소에 설치된 대형 철골구조물에 적용하였다. 개발된 LMD는 1,500kg의 가동질량을 갖고 있으며, 최대 \pm250mm의 변위로 움직일 수 있다. 제어 대상 시험구조물의 최저차 2개 진동형만을 가지는 축소모델을 사용하여 H_{\infty} 제어로직을 설계하였다. 일련의 성능 검증시험을 통해 시험 구조물의 1, 2차 진동형에 대해 가속도 레벨이 약 l0dB 감소함을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 LMD가 풍 및 지진하중을 받는 구조물의 진동제어용 제진장치로서 가능성이 있음을 확인하였다.