• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.723-726
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• 2011

전 세계적으로 사회기반시설 및 신재생 에너지 생산을 위한 공간부족 문제를 해결하기 위하여 초대형 부유구조물에 대한 관심이 증가하고 있다. 다양한 사용분야에 대한 안정성 확보를 위해 파랑하중에 의한 동적 응답과 부유체의 강성 대비 길이 효과로 인해 발생할 수 있는 특이 거동에 대한 분석이 필요하다. 초대형 부유구조물의 경우 중앙부에 비해 양끝 단에서 과도한 응답이 발생하며, 이를 해결하기 위해 입사파가 들어오는 초대형 부유구조물의 단부에 부착되는 다양한 감요장치(anti-motion device)가 제안되어지고 있다. 초대형 부유구조물에 감요장치가 적용될 경우 입사파에 의한 동적 파압을 감소시켜 구조물의 전반적인 응답을 줄여줄 수는 있지만 감요장치의 질량이 클 경우 오히려 끝단의 응답을 증폭시킬 수 있다. 본 논문에서는 양단 자유 경계조건의 탄성지지된 보를 이용하여 초대형 부유구조물의 길이와 끝단에 부착된 감요장치의 질량으로 인한 영향을 분석하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.15 no.1
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• pp.59-68
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• 2002

The cylindrical Upper Guide Structure assembly of the reactor intervals wish the Core Support Barrel and the Inner Barrel Assembly is subjected to flow induced loads horizontally which include random pressure fluctuation due to turbulent flow and pump pulsation pressures. The purpose of this papers is to perform random vibration and harmonic response analyses fort flow induced loads. The dynamic response characteristics due to random turbulence and pump pulsation loads were evaluated using the lumped mass beam model. Especially the model considered the annulus effects due to water gaps existing between cylindrical structures such as the Upper Guide Structure Barrel, the Core Support Barrel, and the Inner Barrel Assembly. The effect of the Inner Barrel Assembly inside the Upper Guide Structure assembly was studied. The peak dynamic responses lot each loading condition due to the addition of IBA were affected by the natural frequencies of the structures. Therefore the peak dynamic responses of the structures should be conservatively obtained from evaluation of dynamic analysis for various loading conditions.

• 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.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.25 no.6
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• pp.12-18
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• 2021

The purpose of this study is to effectively mitigate the bending displacement that occurs in the bridge due to forced vibration. We developed CTMD (Combine Tuned Mass Damper) that combines the relationship between spring and mass to control the bending behavior of simple beams. The experiment was conducted to confirm the control effect according to the change in the mass ratio of the developed CTMD. The developed CTMD is designed and manufactured so that the mass ratio can be adjusted according to the characteristics of the bridge. The maximum load of the spring applied to CTMD was fixed at 33.15 N. In order to evaluate the performance of the developed CTMD, a simple beam composed of hinges and rollers as boundary conditions was fabricated. In the experimental method, a CTMD was installed in the center of a simple beam and the deflection displacement according to the mass ratio was measured. The shaking condition was shaken at 3 Hz to induce the maximum bending behavior of the simple beam. As a result of the experiment, it was confirmed that when the optimal mass ratio was 2.1, the damping rate of the bending behavior displacement was about 71.2 %, indicating the best control effect.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.23 no.1
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• pp.1-7
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• 2004

We developed SH-SAW sensors to detect protein molecules in liquid solutions applying a particular antibody thin film on the delay line of transverse SAW devices. The antibody investigated was human-immune-globulin G (HigG) to hold the antigens (anti-HigG) in the protein solution. We fabricated the sensor generating 100 MHz with the piezoelectric single crystal LiTaO₃. We measured the frequency change of the sensor by adding the anti-body concentration on SAM (self assembled monolayer) deposited on the Au layer. The sensor showed stable response to the mass loading effects of the anti-HigG molecules with the sensitivity up to 10.8 ng/ml/Hz at noise level 400 Hz below.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.17 no.4
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• pp.351-363
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• 2004

Equation of motion of non conservative system considering mass matrix, elastic stiffness matrix, load correction stiffness matrix by circulatory force's direction change and Winkler and Pasternak foundation stiffness matrix is derived. Also stability analysis due to the divergence and flutter loads is performed. And the influence of internal and external damping coefficient on flutter load is investigated applying the quadratic eigen problem solution. Additionally the influence of non-conservative force's direction parameter, internal and external damping and Winkler and Pasternak foundation on the critical load of Beck's and Leipholz's and Hauger's columns are investigated.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.819-822
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• 2009

환경 소음,진동 개선의 측면에서 철도 레일 하부로 전달되는 진동 및 구조소음을 효과적으로 차단하기 위하여 국내에서도 탄성 이산지지 구조의 플로팅 슬라브를 적용하는 경우가 증가하고 있다. 플로팅 슬라브 구조설계에 있어 주안점은 방진효율 증대와 슬라브 자체 중량의 2~3배 되는 열차 주행간의 동하중에 대한 열차 주행 안정성을 고려해야 하는 점이며 열차의 고속화 경향에 따라 동하중의 증가는 더욱 커지고 있다. 본 연구에서는 이산지지 방진장치를 적용한 철도 슬라브 궤도의 동특성과 이동질량에 의한 응답을 방진장치의 지지 간격, 스프링 상수 등을 설계변수로 하여 수치해석적 방법으로 시뮬레이션하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.28 no.2
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• pp.145-152
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• 2015

In the study, the effects of damping devices on damping ratio increase and wind-load reduction were investigated based on the computational platform, which is one of the parametric modeling methods. The computational platform helps the designers or engineers to evaluate the efficacy of the numerous alternative structural systems for irregular Super-Tall building, which is crucial in determining the capacity and the number of the supplemental damping devices for adding the required damping ratios to the building. The inherent damping ratio was estimated based on the related domestic and foreign researches conducted by using real wind-load records. Two types of damping devices were considered: One is inter-story installation type passive control devices and the other is mass type active control devices. The supplemental damping ratio due to the damping devices was calculated by means of equivalent static analysis using an equation suggested by FEMA. The optimal design of the damping devices was conducted by using the computational platform. The structural element quantity reduction effect resulting from the installation of the damping devices could be simply assessed by proposing a wind-load reduction factor, and the effectiveness of the proposed method was verified by a numerical example of a 455m high-rise building. The comparison between roof displacement and the story shear forces by the nonlinear time history analysis and the proposed method indicated that the proposed method could simply but approximately estimate the effects of the supplemental damping devices on the roof displacement and the member force reduction.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.1
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• pp.191-204
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• 1998

The general formulation for free vibration and stability analysis of unsymmetric thin-wared space frames is presented in case where the shear deformation effects are neglected. The kinetic and total potential energies are derived by applying the extended virtual work principle, introducing displacement parameters defined at the arbitrarily chosen axis and including warping deformation and second order terms of finite semitangential rotations. In formulating the finite element procedure, cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions of the two node space frame element. Mass, elastic stiffness, and geometric stiffness matrices for the unsymmetric thin-walled section are evaluated, and load-correction stiffness matrices for off-axis distributed loadings are considered. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this formulation, finite element solutions for the free vibration and stability problems of thin-walled beam-columns and space frames are presented and compared with available solutions.