• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.6A
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• pp.617-624
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• 2009

This study deals with the free vibrations of the elastica shaped arch with linear taper. The shape of elastica is obtained from the Bernoulli-Euler beam theory. Differential equations governing free vibrations of such arch are derived and numerically solved to determine natural frequencies, in which three kinds of taper type and two kinds of end constraint, respectively, are considered. For validating the theories presented herein, the frequency parameters obtained in this study are compared to those of SAP 2000. As results of the numerical analyses, effects of end constraint, taper type, slenderness ratio and section ratio on the lowest four non-dimensional frequency parameters are extensively investigated.

• 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 of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.832-834
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• 2017

In this paper, the finite element models for composite lattice structures were verified through natural frequency test. Finite element models of composite lattice structure were generated using beam, shell and solid element. Natural frequencies were measured using impact test method under free-boundary condition. The natural frequencies of finite element analysis for shell and solid element showed a good agreement with experimental results. But beam element did not show a good agreement with experimental results, because beam element could not consider the degradation of mechanical properties of non-intersection parts for composite lattice structure.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.3A
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• pp.315-322
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• 2008

The present study applied the external post tensioning reinforcement method for reinforcing a non-ballast steel plate girder railway bridge, and the effects of the strength of tendons and the level of post-tensioning force on the dynamic behavior are experimented and analyzed. According to the results of this study, the natural frequency was increased by the strength of tendons but it was decreased by the rise of post-tensioning force and as a consequence the introduction of post-tensioning force decreased natural frequency slightly. It was analyzed that further study is need to establish the exact relations between post-tensioning force and natural frequency. In addition, it was found that the dynamic displacement, dynamic bending stress and vertical acceleration were decreased by the external post-tensioning. On the other hand, external post-tensioning increased horizontal acceleration by up to 20%, which was around 70% of vertical acceleration. This needs further study.

• 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.

• Journal of KSNVE
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• v.10 no.6
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• pp.1067-1074
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• 2000

Numerical methods for calculating both the natural frequencies and buckling loads of columns with the multiple elastic springs are developed. In order to derive the governing equations of such columns, each elastic spring is modeled as a discrete elastic foundation with the finite longitudinal length. By using this model, the differential equations governing both the free vibrations and buckled shapes, respectively, of such columns are derided. These differential equations are solved numerically. The Runge- Kutta method is used to integrate the differential equations, and the determinant search method combined with Regula-Falsi method is used to determine the eingenvalues. namely natural frequencies and buckling loads. In the numerical examples, the clamped-clamped. clamped-hinged, hinged-clamped and hinged-hinged end constraints are considered. Extensive numerical results including the frequency parameters, mode shapes of free vibrations and buckling load parameters are presented in the non-dimensional forms.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.725-728
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• 2010

풍력실험결과를 이용한 풍하중 산정 방법은 고층건물에 작용하는 풍하중을 산정하는 대표적인 방법이다. 일반적인 고층건물의 경우, 이 방법은 구조물의 형상에 변화가 없다면, 구조물의 고유진동수가 증가할수록 구조물에 작용하는 풍하중 크기는 감소하는 특성을 가지고 있다. 한편, 재분배기법은 단위하중법을 통해 계산되는 변위기여도를 근거로 하여 구조물의 형상은 유지하면서 각 부재 단면의 크기만을 변화시켜서 구조물의 강성을 조절하는 설계기법이다. 이 방법은 효과적인 물량 재분배를 통해 구조물의 강성을 증가시키고 이를 통해 구조물의 고유진동수를 증가시키는 특징을 가진다. 본 논문에서는 재분배기법을 이용하여 고층건물 구조설계 시 구조물에 작용하는 풍하중 크기를 합리적으로 감소시키는 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 풍력실험을 실시한 실구조물에 적용한 결과 구조물에 작용하는 풍하중 크기가 감소하고, 이를 통해 구조물량을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.8 no.5
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• pp.67-74
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• 2008

Multi-layered stone masonry monuments, such as stone pagoda can be modeled as a multi-degrees of freedom system. The dynamic behavior of these structures are mainly influenced by contour condition of contacting surface of stones. In this case the mass of the system can be easily estimated, mean while the estimation of stiffness at junction is not simple. In this paper a method for estimating the spring constant at the contacting surface of stone in proposed. This paper describes a method of computational modelling technique for structural analysis of stone pagodas using measurement of natural frequency and eigenvalue analysis. For this purpose Five story stone pagoda in Cchongnimsa site was selected as a model.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.21 no.8
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• pp.757-765
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• 2002

The object of this paper is to examine the vibration characteristics of the point-symmetric radial mode in a spherical piezoelectric transducer. The differential equations of piezoelectric radial motion are derived in terms of the radial displacement and electric potential, which are functions of the radial coordinate and time. Applying mechanical and electrical boundary conditions yields the characteristic equation of radial vibration. Numerical results of the natural frequencies are compared with the experimental measurements. The paper discusses the difference between piezoelectric and elastic resonances and the dependence of the natural frequencies on the radius and thickness of the piezoelectric spheres. As a result it is concluded for the first radial mode that the natural frequency is reduced due to the piezoelectric phenomenon and that the frequency exponentially decreases as the sphere radius increases.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.9 no.4 s.33
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• pp.673-682
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• 1997

The main purpose of this paper is to investigate the effects of rotatory inertia and shear deformation on the natural frequencies of arches with variable curvature. The differential equations are derived for the in-plane free vibration of linearly elastic arches of uniform stiffness and constant mass per unit length. The governing equations are solved numerically for parabolic, circular and elliptic geometries with hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end constraints. For each cases, the four lowest frequency parameters are presented as functions of the two dimensionless system parameters; the arch rise to span length ratio, and the slenderness ratio.