Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea (한국지진공학회논문집)

Earthquake Engineering Society of Korea (한국지진공학회)
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Restrained Stroke Active Tuned Mass Damper

제한진폭 능동형 질량동조감쇠장치

  • 권장섭 (특허청 건설기술심사담당관실) ;
  • 장승필 (서울대학교 지구환경시스템공학부) ;
  • 유홍 (GS건설(주))
  • Published : 2005.06.01
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Abstract

The allowed operation space for the mass damper in an active tuned mass damper (ATMD) system is limited for most civil structures. In this study, a restrained stroke active tuned mass damper (RS-ATMD) system with a end-spring and a holder that reduces the stroke of the mass damper with maintaining the control effect durably is proposed. This new control system functions as a conventional ATMD within the predetermined stroke limitation under small excitation and as an RS-ATMD beyond that limitation under large excitation. A new control algorithm considering such an operation principle of the RS-ATMD are also provided. Parameteric study for the various design factors of the RS-ATMD is conducted and the control effectiveness are investigated in comparison with the ATMD. Exposed to sinusoidal or impact load, the RS-ATMD system shows the considerable reduction of the maximum stroke of the mass damper with the slight diminution in the control effectiveness. Excited by random load, it also shows the considerable reduction of the maximum stroke of the mass damper not allowing the diminution in the control effectiveness.

토목구조물에 능동형 질량동조감쇠장치를 설치할 경우에 설치장소의 크기는 제한되며 그에 따라 질량감쇠증기의 최대진폭이 제한되는 것이 일반적이다. 이 연구에서는 벽체 스프링과 고정장지를 이용하여 능동형 질량동조감쇠장치의 진폭을 제한하면서도 제어성능을 적절히 유지시킬 수 있는 제한진폭 능동형 질량동조감쇠장 치를 제안하였다. 이 제어장치는 질량감쇠장치의 진폭이 작을 경우에는 일반적인 능동형 질량동조감쇠장치로 작동하고 진폭이 정해진 값을 초과하면 제한진폭 능동형 질량동조감쇠장치로 작동하게 된다. 이러한 동작원리의 수학적 정식화를 통하여 새로운 제어 알고리즘을 제시하였다. 제한진폭 능동형 질량동조감쇠장치의 다양한 설계인자에 대한 파라미터 연구를 수행하였고, 그 성능을 기존의 능동형 질량동조감쇠장치와 비교하여 살펴보았다. 제한진폭 능동형 질량동조감쇠장치의 정현하중 및 충격하중에 대하여 일반적 능동형 질량동조감쇠장치와 비교하여 제어효과가 크게 떨어지지 않으면서 질량감쇠장치의 최대진폭을 상당히 줄일 수 있어 그 유용성을 확인할 수 있었다. 랜덤하중에 대한 해석의 경우는 질량감쇠장치의 최대진폭이 크게 감소하면서 주구조물의 최대진폭은 거의 증가되지 않는 개선된 결과가 관찰되었다.

Keywords

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