Structural Analysis using Equivalent Models of Active Control Devices

In this paper, equivalent models for active control devices are proposed so that building structures with such devices are analyzed using commercial structural analysis programs for the assessment of the structural members under active vibration control. Equivalent link models represent active control device with a virtual linear spring and dashpot, and equivalent force models are control force history acting at the installation point in structural models. Active controllers are designed based on the reduced-order models for a vertical cantilever model and a high-rise building model and corresponding equivalent models are determined from control gain matrices. Based on acceleration, displacement and member force responses, the effectiveness of the equivalent models is verified. As a result, proposed equivalent models, of which equivalent link model showed better performance, appear to enable detailed investigation of structural behavior to the extent of member force level.

능동형 제진장치의 등가모델을 이용한 구조해석

본 논문에서는 구조물과 능동형 제진장치를 상용 구조해석 프로그램상에서 해석하는데 필요한 등가모델을 제시하였으며, 이를 통해 부재수준의 구조검토가 가능하도록 하기 위한 연구를 진행하였다. 능동형 제진장치를 일반적인 구조해석모델에 반영하기 위하여 가상의 스프링과 대쉬폿을 이용한 등가링크 모델과, 별도의 축소모델 해석결과를 바탕으로 산정된 제어력을 제진장치 설치위치에 하중으로 작용시키는 등가하중 모델을 제시하였다. 수직캔틸레버 모델과 주상복합 건물 모델을 대상으로 능동형 제어기 설계를 위해 모드에 기초한 축소모델을 구축하고, 이를 토대로 산정된 제어이득으로부터 등가모델을 도출하였다. 이들 모델에 대해 얻어진 가속도 및 변위의 RMS 응답과 최대 부재력을 토대로 등가해석모델의 유효성을 검증하였다. 결과적으로 능동형 제진장치의 상용 구조해석 프로그램을 통해 제어대상 구조물의 부재력 수준까지 상세한 구조검토가 가능함을 확인하였으며, 상대적으로 등가링크 모델이 더 우수한 정확도를 나타내었다.