• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.48-54
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• 2015

본 연구에서는 수평변위와 횡력의 저감을 위해서 빌딩외부의 빌딩간 변형차이와 단면2차 모멘트의 최대화를 이용하여 다수의 빌딩으로 구성된 빌딩시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 제안하였다. 제안된 복합빌딩 시스템의 안전설계를 위한 방안으로 케이블 파단시의 연속붕괴방지를 위한 연결부 정착판의 추가배치와 대공간구조 자체의 질량과 강성 및 공간을 활용한 동조질량감쇠장치의 설계에 대하여 제안하였다. 도심지 인구집중과 지가상승의 필연적 결과에 대한 해결방안으로 제안된 초고밀도 복합빌딩 시스템의 설계 최적화를 위하여, 3차원 빌딩구조시스템의 2축 대칭조건과 경계조건을 이용하여 2차원 모델을 구성하고 1차부정정구조를 이루는 2차원 모델의 중요설계변수를 검토하였다. 제안된 복합빌딩구조 시스템은 인구밀도와 지가가 상승하는 도심내 최대밀도구역에서 토지이용의 효율성을 극대화시키고, 새로운 빌딩 또는 기존빌딩구조의 안전성을 증대할 것으로 기대한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권1호
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• pp.53-74
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• 2016

This paper presents an experimental study on constructing a tunable secondary suspension for high-speed trains using magneto-rheological fluid dampers (referred to as MR dampers hereafter), in the interest of improving lateral ride comfort. Two types of MR dampers (type-A and type-B) with different control ranges are designed and fabricated. The developed dampers are incorporated into a secondary suspension of a full-scale high-speed train carriage for rolling-vibration tests. The integrated rail vehicle runs at a series of speeds from 40 to 380 km/h and with different current inputs to the MR dampers. The dynamic performance of the two suspension systems and the ride comfort rating of the rail vehicle are evaluated using the accelerations measured during the tests. In this way, the effectiveness of the developed MR dampers for attenuating vibration is assessed. The type-A MR dampers function like a stiffness component, rather than an energy dissipative device, during the tests with different running speeds. While, the type-B MR dampers exhibit significant damping and high current input to the dampers may adversely affect the ride comfort. As part of an ongoing investigation on devising an effective MR secondary suspension for lateral vibration suppression, this preliminary study provides an insight into dynamic behavior of high-speed train secondary suspensions and unique full-scale experimental data for optimal design of MR dampers suitable for high-speed rail applications.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제43권5호
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• pp.607-621
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• 2012

The Expo Culture Centre is one of the permanent buildings at the World Expo 2010 in Shanghai, China. The main structure has an oval shape and consists of 36 radial cantilever steel trusses with different lengths and inner frames made of concrete-filled rectangular steel tube members. Tuned mass dampers are used to reduce the excessive vibrations of the sixth floor that are caused by human-induced resonance. A three-dimensional analytical model of the system is developed, and its main characteristics are established. A series of field tests are performed on the structure, and the test results show that the vertical vibration frequencies of most structural cantilevers are between 2.5 Hz and 3.5 Hz, which falls in the range of human-induced vibration. Twelve pairs of tuned mass dampers weighing 115 tons total were installed in the structure to suppress the vibration response of the system. These mass dampers were tuned to the vertical vibration frequency of the structure, which had the highest possibility of excitation. Test data obtained after the installation of the tuned mass dampers are used to evaluate their effectiveness for the reduction of the vibration acceleration. An analytical model of the structure is calibrated according to the measured dynamic characteristics. An analysis of the modified model is performed and the results show that when people walk normally, the structural vibration was low and the tuned mass dampers have no effect, but when people run at the structural vibration frequency, the tuned mass dampers can reduce the floor vibration acceleration by approximately 15%.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.72-84
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• 2016

종래 브레이스시스템은 횡력저항 및 층변위제어에 효율적이며 골조물량 감소에 따른 경제성이 향상되어 일반적인 강구조 횡력저항시스템으로 적용되고 있다. 그러나 압축측에서 항복응력에 도달하기 전 가새의 좌굴이 발생하여 충분한 내력을 발휘하지 못하고, 내력열화형의 이력거동으로 불안정상태가 된다. 좌굴에 의한 내력저하 개선시스템으로 중심재를 구속하여 좌굴방지가 가능한 비좌굴가새는 심재의 항복 이후에도 안정적인 이력특성을 나타내어 종래 브레이스에 비하여 에너지흡수능력이 우수하다. 최근 10년간 미국, 일본 및 대만에서 매우 다양한 형상의 비좌굴가새가 제안되었으나, 기존의 실험연구에서는 그 형상이 매우 제한적인 경향을 보이고 있다. 본 연구에서는 조립형 Precast RC 보강재를 가지는 비좌굴가새를 제작하고 이력특성을 평가하기 위한 부재실험을 수행하였다. 또한 실험결과를 AISC(2005)의 요구조항과 비교하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권4호
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• pp.889-913
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• 2015

Structural vibration characteristics of a semi-active base-isolated building were investigated using seismic observation records including those of the 2011 Great East Japan earthquake (Tohoku earthquake). Three different types of analyses were conducted. First, we investigated the long-term changes in the natural frequencies and damping factors by using an ARX model and confirmed that the natural frequency of the superstructure decreased slightly after the main shock of the Tohoku earthquake. Second, we investigated short-term changes in the natural frequencies and damping factors during the main shock by using the N4SID method and observed different transition characteristics between the first and second modes. In the second mode, in which the superstructure response is most significant, the natural frequency changed depending on the response amplitude. In addition, at the beginning of the ground motion, the identified first natural frequency was high possibly as a result of sliding friction. Third, we compared the natural frequencies and damping factors between the conditions of a properly functional semi-active control system and a nonfunctional system, by using the records of the aftershocks of the Tohoku earthquake. However, we could not detect major differences because the response was probably influenced by sliding friction, which had a more significant effect on damping characteristics than did the semi-active dampers.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권6호
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• pp.494-500
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• 2020

선박 운용에 있어 가장 어려운 과정 중의 하나가 접안작업이고, 따라서 도선사 및 예인선의 도움이 반드시 필요하다. 그 외 접안작업을 도울 수 있는 도구는 안벽에 설치된 고무형 펜더가 전부라 할 수 있다. 이러한 고무형 펜더의 한계를 극복하기 위해 짧은 범위에서 길이조정이 가능한 펜더기술이 개발되었으나 여전히 접안작업의 불편함은 크게 해소되지 못한 실정이다. 따라서 본 논문에서는, 접안작업의 안전성과 신속성을 개선할 수 있는 새로운 개념의 접안지원기술을 제안한다. 실린더형 펜더와 윈치시스템으로 구성하였으며, 펜더 스트로크 및 윈치-로우프의 장력조정으로 접안선박의 이동속도 및 안벽과의 거리제어가 가능하다. 또한 이동식으로 구성하여 선박의 접안위치에 따라 신속하게 대응할 수 있다. 개발한 시스템의 유용성을 평가하기 위해 실선을 대상으로 한 현장실험을 수행하였으며, 그 결과를 본 논문에서 소개한다.

• 농업생명과학연구
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• 제50권2호
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• pp.187-194
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• 2016

본 연구는 무창돈사에서 최적 환경조절이 가능한 시스템을 구축하고자 환경조절이 가능한 모형돈사를 제작하여 온도분포특성을 분석하고 ICT 융합기술을 활용한 온도센서 위치 최적화 및 컨트롤 일체형 환기팬을 개발하고자 하였다. 팬 상부에 부착된 센서에 의해 측정된 온도는 다른 측점온도보다 1℃ 내의 낮은 온도차를 나타내어 측정오차를 고려할 때 온도센서가 팬 상부에 위치하여도 문제가 없을 것으로 판단되었다. 환기팬 성능은 최대 출력일 때 회전수 1920rpm, 송풍량 125㎥/min로 나타났으며, 최대 효율은 개방면적비 약 70%를 고려할 경우 사용된 환기팬의 적정 송풍량은 75㎥/min에 60pa로 나타났다. 댐퍼의 개방면적비가 약 70%일 때 환기팬의 동력과 상관없이 최대효율을 나타내었다. 팬의 출력별 회전수는 출력 100%일 때 최대 1,920rpm으로 나타났으며, 컨트롤러의 펄스 듀티비를 변화시킴에 따라 AC 출력 위상이 지연 없이 변화하는 것으로 나타나 빠른 응답속도로 팬 속도조절이 가능한 것으로 판단되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권5호
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• pp.647-661
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• 2023

It is recognized that the installation of energy dissipation devices, such as the tuned mass damper (TMD), decreases the dynamic response of structures, however, the best parameters of each device persist hard to determine. Unlike many works that perform only a deterministic optimization, this work proposes a complete methodology to minimize the dynamic response of footbridges by optimizing the parameters of multiple tuned mass dampers (MTMD) taking into account uncertainties present in the parameters of the structure and also of the human excitation. For application purposes, a steel footbridge, based on a real structure, is studied. Three different scenarios for the MTMD are simulated. The proposed robust optimization problem is solved via the Circle-Inspired Optimization Algorithm (CIOA), a novel and efficient metaheuristic algorithm recently developed by the authors. The objective function is to minimize the mean maximum vertical displacement of the footbridge, whereas the design variables are the stiffness and damping constants of the MTMD. The results showed the excellent capacity of the proposed methodology, reducing the mean maximum vertical displacement by more than 36% and in a computational time about 9% less than using a classical genetic algorithm. The results obtained by the proposed methodology are also compared with results obtained through traditional TMD design methods, showing again the best performance of the proposed optimization method. Finally, an analysis of the maximum vertical acceleration showed a reduction of more than 91% for the three scenarios, leading the footbridge to acceleration values below the recommended comfort limits. Hence, the proposed methodology could be employed to optimize MTMD, improving the design of footbridges.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.227-234
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• 2018

슬로싱과 같은 액체의 동적 거동을 측정하고 제어하는 연구가 다양한 공학분야에서 활발히 진행중이다. 건축공학분야에서도 건축물의 풍진동을 저감시키는 동조액체감쇠기의 연구에 액제 진동이 측정되고 있다. 본 논문에서는 기존 파고 측정 센서의 한계를 극복하기 위하여 레이저 장비 중 LDV와 스캐닝 장비 중 갈바노미터스캐너를 이용하여 동조액체감쇠기 내의 액체 진동을 측정하는 방법을 제안하고 검증하였다. LDV가 속도와 변위를 측정하는 원리를 기술하였고 갈바노미터스캐너의 구동 원리에 따라 LDV의 단일 포인트로 다점측정이 가능한 시스템을 구성하였다. 동조 액체감쇠기의 4점 액체 진동을 측정하여 각 점의 시간 영역 데이터를 기존에 사용하던 비디오 센싱 데이터와 비교하였고 파형 분석을 통해 진행파와 정상파를 구별할 수 있음을 확인하였다. 또한 측정 딜레이가 있는 데이터를 상호 상관을 취하여 특이값 분해를 하고 이론 및 비디오 센싱 결과와 일치하는 고유진동수와 모드형상을 도출하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.113-125
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• 2017

본 연구는 전산실험을 통해 중규모 건물에 설치한 수동형 TMD의 매개변수에 대한 가중 다목적 최적화 설계를 다루고 있다. MATLAB으로 수치 시뮬레이션 코드를 작성함으로써 지진하중에 대한 동적응답을 파악하였으며 중심합성계획법과 반응표면법으로 구성한 전산실험을 기반으로 하는 가중 다목적 최적화 기법을 적용하여 TMD의 최적 동조 매개변수를 찾고자 하였다. 본 연구에서는 10층 건물을 대상으로 El Centro를 벤치마크 지진으로 가진하여 반응모델을 생성하고, AHP를 이용하여 반응변수 사이의 상대적 중요도를 산출한 후 가중다목적최적화 설계를 실시하였다. 본 연구의 방법으로 최적화된 매개변수를 가진 TMD는 지진 응답을 효과적으로 저감하였다. El Centro 지진이 작용하는 경우 RSM 기반 가중 다목적 최적설계방법으로 최적화한 TMD의 진동수 응답과 최상층 평균제곱변위는 비제진시보다 각각 31.6%와 82.3% 향상되었고, 모든 적용 지진에서 기존 설계법보다 동등 또는 이상의 성능을 가진 것으로 확인되었다.