• 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.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2014.10a
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• pp.610-611
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• 2014

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1A
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• pp.19-30
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• 2009

The primary objective of the present study was to attempt to quantify the effect of the existing codes for CFT composite section on initial section flexural stiffness, based on the measured vibration frequency of CFT truss girders. The formulae for the initial flexural stiffness of the composite sections in the different codes are compared with the free vibration test results. The results of the free vibration test on the CFT truss girders are in good agreement with the analysis results when used in ACI formulae. The free vibration analysis of CFT truss girders for different f/L ratios was conducted to determine how the natural frequency of the CFT truss girder is affected by different f/L ratios. The presence of the f/L ratios in CFT truss girders alters its frequencies of vibration because of the global stiffness of the CFT girders. The frequency in horizontal modes decreases as the f/L ratio increases. However, the frequency in vertical modes increases as the f/L ratio increases.

• Computational Structural Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.209-217
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• 1996

An Inverse modal perturbation method was applied to estimate the assessments of the damages at the large-scaled marine structure, such as pier or dolphin, from the structural dynamic natural frequencies and mode shape. Vibrations of structural stiffness, natural frequencies and mode shapes from the eigenvalue analysis lead to the modal peturbation equations, which were considered with a second order term. This paper estimates the assessments of the damages for the structure with the decreased stiffness and shows the convergence of perturbation equation.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.540-543
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• 2009

본 연구는 숭례문의 진동측정을 통한 고유진동수와 감쇠, 진동모드 등의 파악을 목적으로 한다. 목조 건축물의 진동측정방법은 건축물에 손상을 주지 않으며 공학적인 데이터의 획득으로 숭례문의 시간, 환경에 따른 구조특성의 변화를 수치적으로 파악할 수 있게 해준다. 숭례문에 대하여 상시미동측정과 인력가진측정을 실시하였다. 그 결과, 숭례문의 진동특성은 장변방향으로 2.12Hz, 단변방향으로 1.56Hz로 비슷한 규모와 형식이라고 할 수 있는 흥인지문, 수원 팔달문보다 높은 고유진동수값을 얻었고 감쇠값은 장변방향으로 1.7%, 단변방향으로 1.8%의 값을 가진다. 2008년 화재로 전소된 숭례문의 진동특성이지만 앞으로 비슷한 구조 건축물에 대한 측정 데이터의 축적을 통하여 목조 건축물의 진동특성에 대한 주기식 및 성능파악에 대한 기준 및 평가자료의 근거로 쓸 수가 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.3
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• pp.259-266
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• 2011

The transient vibration test and synchronized human excitation is performed for low-rise concrete buildings and their identified natural frequency, damping ratio, and mode shape are compared. Form the identified dynamic parameters, it was found that the damping ratio obtained through the synchronized human excitation test is greater than those obtained from the transient vibration test. However, the mode shapes of the first mode are not significantly different regardless of the test method. Further, the stiffness of the interior brick partition considerably affect the stiffness of the entire building such that the first natural mode of rectangular shaped building occurred in the longitudinal direction rather than transverse direction.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2001.11a
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• pp.167-172
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• 2001

구조최적화는 기계구조물의 동특성을 변경하기 위하여 필수적으로 수행되어야 할 요소이다. 어떠한 방법을 택하여 보다 효율적으로 수행할 것 인지가 엔지니어의 관심일 것이다. 구조최적화는 설계변수에 따라 치수최적화, 물성치최적화 형상최적화 등으로 나눌 수 있다. 형상 최적화는 구조물의 유한요소모델을 기본으로 경계의 형상이나 절점의 형상, 회전 등을 설계 변수로 삼는 것이다. 고유진동수를 높이거나 모드형상을 제어하기 위하여 평판에 보강재를 붙이는 경우가 있다. 이때 보강재의 위치나 치수 형상 등이 중요한 변수가 될 수 있다. 본 논문에서는 평판의 고유진동수를 극대화 하기위해 보 보강재를 붙이는 문제에서 보의 회전을 설계 변수로 삼아 최적설계를 수행 할 것이다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.27 no.5
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• pp.120-129
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• 2023

Hanger cable tension is a major response that can determine the integrity and safety of suspension bridges. In general, the vibration method is used to estimate hanger cable tension on operational suspension bridges. It measures natural frequencies from hanger cables and indirectly estimates tension using the geometry conditions of the hanger cables. This study estimated the hanger cable tension of the Palyeong Bridge using a vision-based system. The vision-based system used digital camcorders and tripods considering the convenience and economic efficiency of measurement. Measuring the natural frequencies for high-order modes required for the vibration method is difficult because the hanger cable response measured using the vision-based system is displacement-based. Therefore, this study proposed a back analysis technique for estimating tension using the natural frequencies of low-order modes. Optimization for the back analysis technique was performed by defining the difference between the natural frequencies of hanger cables measured in the field and those calculated using finite element analysis as the objective function. The direct search method that does not require the partial derivatives of the objective function was applied as the optimization method. The reliability and accuracy of the back analysis technique were verified by comparing the tension calculated using the method with that estimated using the vibration method. Tension was accurately estimated using the natural frequencies of low-order modes by applying the back analysis technique.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.4
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• pp.291-302
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• 1997

This paper presents an analytical method for evaluating the free vibration of a circular cylindrical tank filled with bounded compressible fluid. The analytical method was developed by means of the finite Fourier series expansion method. The compressible fluid motion was determined by means of the linear velocity potential theory. To clarify the validity of the analytical method, the natural frequencies of a circular cylindrical tank with the clamped-clamped boundary condition, and filled with water, were obtained by the analytical method and the finite element method using a comercial ANSYS 5.2 software. Excellent agreement on the natural frequencies of the liquid-filled tank structure was found. The compressiblity and the fluid density effects on the normalized coupled natural frequencies were investigated. The density of fluid affects on all coupled natural frequencies of the tank, whereas the compressibility of fluid affects mainly on the natural frequencies of lower circumferential modes.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.26 no.4
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• pp.20-29
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• 2022

The operational modal analysis (OMA) technique, which extracts the modal parameters of a structural system using ambient vibrations, has been actively developed as a field of structural health monitoring of cable-supported bridges. In this paper, the short and long-term modal parameters of a cable-stayed bridge were evaluated using the acceleration data obtained from the two ambient vibration tests (AVTs) and three years of continuous measurements. A total of 27 vertical modes and 1 lateral mode in the range 0.1 ~ 2.5 Hz were extracted from the high-resolution AVTs which were conducted in the 6th and 19th years after its completion. Existing OMA methods such as Peak-Picking (PP), Eigensystem Realization Algorithm with Data Correlation (ERADC), Frequency Domain Decomposition (FDD) and Time Domain Decomposition (TDD) were applied for modal parameters extraction, and it was confirmed that there was no significant difference between the applied methods. From the correlation analysis between long-term natural frequencies and environmental factors, it was confirmed that temperature change is the dominant factor influencing natural frequency fluctuations. It was revealed that the decreased natural frequencies of the bridge were not due to changes in structural performance and integrity, but to the environmental effects caused by the temperature difference between the two AVTs. In addition, when the TDD technique is applied, the accuracy of extracted mode shapes is improved by adding a proposed algorithm that normalizes the sequence so that the autocorrelations at zero lag equal 1.