Seismic Response Control of Arch Structures using Semi-active TMD

준능동 TMD를 이용한 아치구조물의 지진응답제어

In this study, the possibility of seismic response control of semi-active tuned mass damper (TMD) for spatial structures has been investigated. To this end, an arch structure was used as an example structure because it has primary characteristics of spatial structures and it is a comparatively simple structure. A TMD and semi-active TMD were applied to the example arch structure and the seismic control performance of them were evaluated based on the numerical simulation. In order to regulate the damping force of the semi-active TMD, groundhook control algorithm, which is widely used for semi-active control, was used. El Centro (1940) and Northridge (1994) earthquakes and harmonic ground motion were used for performance evaluation of passive TMD and semi-active TMD. Based on the analytical results, the passive TMD could effectively reduce the seismic responses of the arch structure and it has been shown that the semi-active TMD more effectively decreased the dynamic responses of the arch structure compared to the passive TMD with respect to all the excitations used in this study.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 준능등 동조질량제어장치(STMD)를 이용한 제어기법의 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치 구조물에 일반적인 TMD 및 STMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. STMD의 감쇠력을 조절하기 위해서 널리 사용되고 있는 준능동 제어알고리즘인 그라운드혹(groundhook) 제어기법을 이용하였다. STMD 및 수동 TMD의 성능검토를 위하여 조화지반가속도와 El Centro (1940) 및 Northridge (1994) 지진하중을 사용하였다. 해석결과 수동 TMD에 의해서 아치구조물의 지진응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었으며 STMD를 사용하면 수통 TMD 보다 더욱 우수한 응답저감효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.