Lee, Chien-Shen;Love, J. Shayne;Haskett, Trevor C.;Robinson, Jamieson K.
국제초고층학회논문집
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제10권2호
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pp.93-97
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2021
Supplementary damping systems, such as tuned mass dampers (TMDs) and tuned sloshing dampers (TSDs) - also known as tuned liquid dampers (TLDs) - have been successfully employed to reduce building motion during wind events. A design of a damping system consisting of a TMD and two TSDs performing in unison has been developed for a tall building in Taiwan to reduce wind-induced motion. The architecturally exposed TMD will also be featured as a tourist attraction. The dual-purpose TSD tanks will perform as fire suppression water storage tanks. Linearized equivalent mechanical TSD and TMD models are coupled to the structure to simulate the multi-degree of freedom system response. Frequency response curves for the structure with and without the damping system are created to evaluate the performance of the damping system. The performance of the combined TMD-TSD system is evaluated against a conventional TMD system by computing the effective damping produced by each system. The proposed system is found to have superior performance in acceleration reduction. The combined TMD-TSD system is an effective and affordable means to reduce the wind-induced resonant response of tall buildings.
본 논문에서는 국내 비내진상세 조적채움벽 RC 골조의 동적거동 및 손상모드를 파악하기 위하여 실규모 크기의 비내진상세 RC 골조와 조적채움벽 RC 골조를 대상으로 진동대 실험을 실시하여 응답 및 거동 특성을 비교 평가하였다. 진동대 실험 결과, 순수 RC 골조는 기둥상하부 휨균열 및 접합부 전단균열이 심화되어 최종 파괴되었다. 조적채움벽 RC 골조의 경우 골조의 손상은 비교적 작았으며 조적벽체의 중앙부의 슬라이딩 균열 및 대각 전단 균열 손상이 크게 발생하였다. 조적채움벽 RC 골조는 순수 RC 골조에 비하여 초기상태의 공진주기가 짧아졌으며 최종 가진시에서 최대변위응답은 약 62% 감소하였다. 본 연구에서 적용한 조적채움벽은 비내진 상세를 가지는 RC 골조의 강성을 약 1.6배, 최대 강도를 약 2.2배 증가시키는 데 기여하는 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 대형 지반구조물의 축조재료로 이용되는 대입경 조립재료의 동적 변형특성을 평가하기 위한 목적으로 국내 최대 규모의 대형 공진주시험시스템을 구축하였으며 그 성능 및 적용성을 검증하였다. 신규 시험기는 하단 고정, 상부 자유단에 코일-자석 시스템에 의한 가진 하중을 제어하는 전형적인 Stokoe 식 공진주시험 장치이며, 지름 200 mm, 높이 400 mm의 원주형 공시체에 대한 시험이 가능다. 시험기의 구동 및 계측 시스템은 굵은 자갈 이상의 조립재료에 대한 활용에 적합하도록 출력 및 정밀도를 확보하였으며, 고정밀의 제어 계측이 가능한 자동화 시스템으로 구성되었다. 공진주시험기의 동적응답특성 및 사용성을 검증하기 위한 방안으로 금속시편과 다수의 폴리우레탄 검증 시편을 이용하여 시험을 수행하였으며 타 시험기 또는 시험기법과의 비교를 통하여 정밀도를 평가하였다. 대형 시험기의 지반재료의 동적 변형특성 평가에 대한 신뢰성을 확인하기 위하여 동일한 사질토 시료에 대한 시험을 일반 공진주시험과 병행한 결과 공시체의 크기에 따른 효과가 일부 나타나지만 전반적으로 동일한 결과를 획득하였다. 최종적으로 댐 축조용 사력재료 시료에 대한 대형 공진주시험을 수행하였으며, 그 결과의 실효성을 확인하였다.
The wind-induced transient response of internal pressure following the creation of a sudden dominant opening during the occurrence of high external pressure, in low-rise residential and industrial buildings was numerically investigated. The values of the ill-defined parameters namely the flow contraction coefficient, loss coefficient and the effective slug length were calibrated by matching the analytical response with the computational fluid dynamics predictions. The effect of a sudden i.e., "instantaneously created" windward opening in the Texas Technical University (TTU) test building envelope was studied for two different envelope flexibility-leakage combinations namely: (1) a quasi-statically flexible and non-porous envelope and (2) a quasi-statically flexible and porous envelope. The responses forced by creating the openings at different time leads/lags with respect to the occurrence of the peak external pressure showed that for cases where the openings are created in close temporal proximity to the peak pressure, the transient overshoot values of internal pressure could be higher than the peak values of internal pressure in the pre-sequent or subsequent resonant response. In addition, the influence of time taken for opening creation on the level of overshoot was also investigated for the TTU building for the two different envelope characteristics. Non-dimensional overshoot factors are presented for a variety of cavity volume-opening area combinations for (1) buildings with rigid/quasi-statically flexible non-porous envelope, and (2) buildings with rigid/quasi-statically flexible and porous envelope (representing most low rise residential and industrial buildings). While the factors appear slightly on the high side due to conservative assumptions made in the analysis, a careful consideration regarding the implication of the timing and magnitude of such overshoots during strong gusts, in relation to the steady state internal pressure response in cyclonic regions, is warranted.
An analytical model of internal pressure response of a leaky and quasi-statically flexible building with a dominant opening is provided by including the effect of the envelope external pressure fluctuations on the roof, in addition to the fluctuating external pressure at the dominant opening. Wind tunnel experiments involving a flexible roof and different building porosities were carried out to validate the analytical predictions. While the effect of envelope flexibility is shown to lower the Helmholtz frequency of the building volume-opening combination, the lowering of the resonant peak in the internal and net roof pressure coefficient spectra is attributed to the increased damping in the system due to inherent background leakage and envelope flexibility. The extent of the damping effects of "skin" flexibility and background leakage in moderating the internal and net pressure response under high wind conditions is quantified using the linearized admittance functions developed. Analytical examples provided for different combinations of background leakage and envelope flexibility show that alleviation of internal and net pressure fluctuations due to these factors by as much as 40 and 15% respectively is possible compared to that for a nominally sealed rigid building of the same internal volume and opening size.
This paper presents some practical design issues that should be carefully considered when a notch filter is included in a linear feedback controller. A notch filter is generally used to compensate the effects of resonant modes that may result in poor performance. It is very common that the practical engineers prefer to add such a notch filter after having previously designed a feedback controller without the filter. It is known that the resulting performance by this approach is not seriously different from when a feedback controller is designed for a plant previously compensated by a notch filter. However, we will point out that there are some cases where both approaches have different performances. In order to show this, a low-order controller design using the partial model matching method has been applied to a linear time invariant (L Tn model. The results suggest that there is a tendency to achieve much better time responses in terms of reducing the overshoot and shortening the settling time, and in the frequency domain characteristics such as the sensitivity function and the stability margins when the design of a feedback controller after including a notch filter is carried out.
As a vehicle moves on multiple equal-span beams at constant speed, the running vehicle would be subjected to repetitive excitations from the beam vibrations under it. Once the exciting frequency caused by the vibrating beams coincides with any of the vehicle's frequencies, resonance would take place on the vehicle. A similar resonance phenomenon occurs on a beam subject to sequential moving loads with identical axle-intervals. To reduce both resonant phenomena of a vehicle moving on guideway girders, this study proposed an additional feedback controller based the condensed virtual dynamic absorber (C-VDA) scheme. This condensation scheme has the following advantages: (1) the feedback tuning gains required to adapt the control currents or voltages are directly obtained from the tuning forces of the VDA; (2) the condensed VDA scheme does not need additional DoFs of the absorber to control the vibration of the maglev-vehicle/guideway system. By decomposing the maglev vehicle-guideway coupling system into two sub-systems (the moving vehicle and the supporting girders), an incremental-iterative procedure associated with the Newmark method is presented to solve the two sets of sub-system equations. From the present studies, the proposed C-VDA scheme is a feasible approach to suppress the interaction response for a maglev vehicle in resonance moving on a series of guideway girders.
수소나 탄화수소 계열 연료의 비정상 연소에 의해 발생된 데토네이션 파와 같은 이동 하중이 특정한 속도로 파이프 내부에서 전파하는 경우를 고려한다. 파이프 내부를 통과하는 데토네이션 파의 속도는 굽힘파의 활성화 정도와 큰 변형을 일으키는 공진이 발생할 가능성을 결정한다. 본 연구에서는 데토네이션 파가 파이프 내부를 통과할 때의 변위의 이론적해와 공진현상이 일어날 조건을 설명하였다. 또한 이론적 결과를 다중물질간의 간섭을 고려한 DNS를 통하여 이론의 정당성을 증명하였다. 이 정당성을 기반으로 하여 보다 더 실제적인 상황에서 일어날 수 있는 경우에 대하여 고려하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 일반적인 원자력, 화학, 설비 산업에서 발생할 수 있는 수소나 탄화수소 관련 폭발에 의한 사고들을 예방할 수 있을 것으로 기대된다.
For the site characterization at two representative inland areas, Gyeongju and Hongsung, in Korea, in-situ seismic tests containing boring investigations and resonant column tests were performed and site-specific ground response analyses were conducted using equivalent linear as well as nonlinear scheme. The soil deposits in Korea were shallower and stiffer than those in the western US, from which the site classification system and site coefficients in Korea were derived. Most sites were categorized as site classes C and D based on the mean shear wave velocity to 30 m, Vs30 ranging between 250 and 650 m/s. Based on the acceleration response spectra determined from the site-specific analyses, the site coefficients specified in the Korean seismic design guide underestimate the ground motion in the short-period band and overestimate the ground motion in mid-period band. These differences can be explained by the differences in the bedrock depth and the soil stiffness profile between Korea and western US. The site coefficients were re-evaluated and the preliminary site classification system was introduced accounting for the local geologic conditions on the Korean peninsula.
Power transformer is one of the major and key apparatus in electric power system. Monitoring and diagnosis of transformer fault is necessary for improving the life period of transformer. The failures caused by short circuits are one of the causes of transformer outages. The short circuit currents induce excessive forces in the transformer windings which result in winding deformation affecting the mechanical and electrical characteristics of the winding. In the present work, a transformer producing only the radial flux under short circuit is considered. The corresponding axial displacement profile of the windings is computed using Finite Element Method based transient structural analysis and thus obtained displacements are compared with the experimental result. The change in inter disc capacitance and mutual inductance of the deformed windings due to different short circuit currents are computed using Finite Element Method based field analyses and the corresponding Sweep Frequency Responses are computed using the modified electrical equivalent circuit. From the change in the first resonant frequency, the winding movement can be quantified which will be useful for estimating the mechanical withstand capability of the winding for different short circuit currents in the design stage itself.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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