Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.5
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pp.35-45
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2001
Recently, the floor systems those require large open space may have low inherent damping due to the decline of the use of curtain walls. Furthermore, the use of the high strength materials has resulted in more flexible and longer spanning in floor systems. The long span structures such as shopping malls, offices and large assembly rooms may lead to significant dynamic response due to human activities. Excessive vibrations make the occupants uncomfortable and deteriorate the serviceability of buildings. It is now proved that footfall loading is the major source of floor vibrations. The common method of application of walking loads for the vibration analysis of structures subjected to walking loads is to inflict measured walking loads and periodic function at a node. But this method could not account for the moving effect of walking. In this study, natural frequency and damping ratio of example structure are evaluated by heel drop tests. And the application of equivalent walking loads is used for on efficient vibration analysis of the plate structures subjected to walking loads.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.1
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pp.271-280
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2011
This study intends to analytically evaluate the vibration serviceability of the bridges for each long-span type having the same span length and road width using the Meister vibration sensation curve. With MIDAS, a structural analysis program, bridges were modeled using the girders as the frame element and slabs as the plate element. The transient analysis was performed using the moving loads of the design vehicles. This study presents the analytical process of reviewing the vibration serviceability during the design of long-span bridges. It involves the comparison of the vibration serviceability of different bridge types by applying the lagging-behind and acceleration amplitude from transient analysis to Meister curve. The result confirms that the process is appropriate.
This study is aimed at suggesting a plan for creating a landscape environment by grasping a landscape preference according to the change of middle span and sag ratio which is a consideration factor when designing the suspension bridge representing long-span bridges and image property of the bridge while applying SD method to a relation between landscape preference and image factor, and a connection of design element with image factor. An analysis on landscape preference about the bridge landscape showed from what the longer the length of middle span, the extent of sag ratio of preference decreased, the longer the middle span low sag ratio was preferred and the higher the landscape preference became. In landscape preference and image factor, the attribute of sag ratio with high landscape preference was all positively correlated with "stability", "plasticity", and "aesthetic" but an influence of "plasticity" was insignificant. In the relation between design element and image factor, the factor of middle span and sag ratio was more related to the factor of "stability" and the lower the sag ratio and the longer the middle span, the higher the "stability" was rated. This result showed the image property of "plasticity" was insignificant among the one of preference in landscape and to highlight the one of "plasticity" a complementary experiment was done with a change in balance and symmetry elements not in proportional element of middle span and sag ratio. The result showed the image property of "plasticity" was more highlighted in the suspension bridge of 3-tower and different bilateral symmetry at sag, and when designing the landscape of suspension bridge later on, the elements of balance and symmetry as well as the proportional element should be considered and reflected in the design.
Here we report the results of an experimental laboratory test to verify the applicability to railway bridges of a PSC I girder of which the upper flange thickness was increased to improve sectional performance. The thicker this flange is, the further upward the neutral axis is moved. If in this way the span length can be increased to 40m long, the bridge may be constructed with four girders instead of five. Therefore, construction cost could be lowered by reducing the weight of the long span structure due to increased sectional efficiency. It was also necessary to be certain that the dynamic performance of this relatively flexible structure would be applicable to railway bridges. Therefore numerical analysis, as well as static and dynamic tests, was carried out for a full-size PSC I girder. Based on these results, it was verified that the performance of the PSC I railway bridge satisfied the performance criteria of the design code.
The span-lengthening of PSC I girder has increased the risk of lateral instability of the girder with the increases in the aspect ratio and self-weight of the girder. Recently, collapses of PSC I girder during construction raise the necessity of evaluating the lateral instability of the girder. Thus, the present study evaluated the lateral behavior and instability of PSC I girders under wind load, regarded as one of the main causes of the roll-over collapse during construction. Lateral instability of the girder is mainly dependent on the length of the girder and the stiffness of the support. The analysis results of this study showed the decrease in the critical wind load and the increase in the critical deformation and angle of the girder, leading to the lateral instability of the girder. Finally, this study proposed analytical equations that can predict the critical amount of wind load and lateral deformation of the girder, which would provide quantitative management values to maintain lateral stability of PSC I girder during construction.
Kim, Yun-Seok;Lee, Seung-Woo;Kim, Jae-Min;Chang, Seong-Kyu
한국방재학회:학술대회논문집
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2011.02a
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pp.74-74
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2011
본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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