• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.511-522
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• 2014

본 연구에서는 주거용 및 사무용 계단시공의 작업공정의 단순화 및 시공품질 향상을 목적으로 개발된 혁신적인 계단 시스템인 슬라이딩스텝 철골계단의 진동 및 구조성능 평가를 수행하였다. 슬라이딩스텝 철골계단은 각형 강재 스트링거와 시공오차를 흡수할 수 있도록 설계된 스트링거 연결재 및 계단벽체 시공이 용이하도록 벽체 반대방향으로 이동이 가능한 슬라이딩 스텝으로 구성되어 있다. 하지만 철골계단의 경우 철골 접합부의 구조적 안전성 확보와 더불어, 비교적 경량에 저감쇠인 철골재 사용으로 인한 낮은 진동성능이 발현될 수 있기 때문에 진동성능에 대한 확보를 파악하는 것이 필수적으로 요구된다. 이에 본 연구에서는 진동성능 및 구조적 안전성 확보여부를 파악하기 위해 실물대 목업실험을 실시하였다. 진동성능 및 중량으로 인한 경제성 등을 종합적으로 판단하기 위해 콘크리트를 채운 스트링거와 콘크리트를 채우지 않은 스트링거를 교체해가며 각 경우에 대한 주거용 및 사무용 계단의 진동성능을 평가하였다. 또한 각 용도별로 한 개의 계단을 선정한 후, 재하실험을 통해 철골 접합부의 구조적 안전성과 스트링거 중앙부의 잔류 처짐 및 사용성 검토를 수행하였다. 실물대목업실험 결과 접합부 시스템의 경우 사용하중의 160%인 극한하중에 대해서도 탄성상태를 유지하며 재하실험 후에도 어떠한 균열이나 이상이 발견되지 않는 등 충분한 강성과 강도를 확보하고 있음을 확인하였다. 또한 스트링거 중앙부 처짐은 주거용/사무용 계단 모두 역시 동일한 하중조건 하에서 사용성에 문제가 없을 정도의 미미한 수준의 최대처짐과 잔류처짐이 발생하였으며, 최대하중이 가해질 때까지 스트링거가 탄성상태를 유지하는 등 설계하중을 지지할 수 있는 충분한 내력을 보유한 것으로 평가되었다. 진동성능 검토 결과 총 일곱 개의 스트링거 타입 중 다섯 개의 타입이 북미기준와 유럽기준에서 제시하는 기준의 허용치를 만족함을 확인하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.45-54
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• 2015

도심지에 건설되는 철도역사, 선로구조물 등 철도시설물의 경우 소음 및 진동 저감 설계의 중요성이 더욱 커지고 있다. 특히 선하역사는 구조물 위에 선로가 놓이게 되므로 철도 진동과 이로 인한 2차 소음을 효과적으로 차단할 수 있는 진동 제어 대책이 더욱 필요한 상황이다. 수직형 방진장치는 열차 운행으로 인한 진동이 직접적으로 전달되는 선하역사 등 철도시설물의 진동 저감에 효과적으로 적용될 수 있으나, 수평형 장치에 비하여 개발이 미진한 상황이다. 이 논문에서는 열차에 의한 진동을 효과적으로 저감하기 위해 개발 중인 마찰쐐기형 방진장치를 소개하고, 동적성능 검증을 위한 시험 결과를 제시하였다. 개발된 방진장치의 성능 검증을 위하여 시제품을 적용한 콘크리트구조물에 대한 강제 가진시험을 수행하였으며, 시험결과를 통해 방진장치의 방진성능 및 동특성을 검증하고 방진장치 개선사항을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2017

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.230-236
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• 2018

최근 국내에서도 규모 5.0 이상의 지진이 발생하여 구조물의 내진 안전성에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 물을 저장하는 시설은 지진에 의해 손상 및 파손이 될 경우, 누수로 식수 및 용수가 부족하게 될 뿐만 아니라 화재 진압의 어려움이 야기되므로 지진에 대한 안전성을 만족하여야 한다. 본 연구에서는 기초와 탱크사이에 납고무받침을 고려하여 지진에 대한 물탱크의 내진성능을 향상시키고자 한다. 이를 위해 기존 콘크리트 기초에 설치 가능하도록 납고무받침을 설계하였다. 물탱크에 대하여 유체-구조물 상호작용을 고려하기 위하여 ANSYS를 활용하여 모델링을 수행하였으며 정수압과 4개의 지진파를 이용한 동수압을 고려하였다. 만수위 2.5m의 정수압이 작용하는 경우에 대하여 정적 해석을 수행한 결과, 면진 적용여부와 상관없이 동일한 응력이 발생하였다. 정수압과 동수압을 동시에 고려했을 때, 면진 물탱크는 전반적으로 지진력 감소가 이루어졌지만 일반적인 구조면진과 비교했을 때 감쇠율이 다소 낮은 것으로 나타났다. 이는 물탱크 중량이 면진 강성보다 매우 작아서 나타난 결과로 판단되며, 향후 물탱크 내진성능 평가에 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권1호
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• pp.44-51
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• 2019

The paper presents the rotordynamic performance measurements and model predictions of a fuel cell electric vehicle (FCEV) air compressor supported on gas foil bearings (GFBs). The rotor has an impeller on one end and a thrust runner on the other end. The front (impeller side) and rear (thrust side) gas foil journal bearings (GFJBs) are located between the impeller and thrust runner to support the radial loads, and a pair of gas foil thrust bearings are located on both sides of the thrust runner to support the axial loads. The test GFJBs have a partial arc shim foil installed between the top foil and bump strip layers to enhance hydrodynamic pressure generation. During the rotordynamic performance tests, two sets of orthogonally installed eddy-current displacement sensors measure the rotor radial motions at the rotor impeller and thrust ends. A series of speed-up and coast-down tests to 100k rpm demonstrates the dominant synchronous (1X) rotor responses to imbalance masses without noticeable subsynchronous motions, which indicates a rotordynamically stable rotor-GFB system. Finite element analysis of the rotor determines the rotor free-free (bending) natural modes and frequencies well beyond the maximum rotating frequency. The predicted damped natural frequencies and damping ratios of the rotor-GFB system reveal rotordynamic stability over the speeds of interest. The imbalance response predictions show that the predicted critical speeds and rotor amplitudes strongly agree with the test measurements, thus validating the developed rotordynamic model.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
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• pp.115-116
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• 2002

This study was carried out as one of efforts to overcome difficulties in air bearing design due to low stiffness and low damping. Hydrodynamic effects on hydrodynamic stiffness of a fluid film in a high speed air bearing with tow-row air sources are investigated. The hydrodynamic effects by the high speed over DN 1,000,000 and eccentricity of a proceeding which are not considered in conventional design of an air bearing need to be reconsidered. The hydrodynamic effects, which dominantly influence on the load capacity of air bearing, are caused mainly by proceeding speed, eccentricity, and the source positions. The two-row source arrangement in the air bearing produces quite unique hydrodynamic effects with respect to pressure distribution of the air film. Optimal arrangement of the two-row sources improves performance of an air bearing in film reaction force and loading capacity of high speed spindles. This study compares the pressure distribution by numerical simulation as a function of eccentricity of proceeding and the source positions. The air source position 1/7L form one end of an air bearing was found to be superior to source position of 1/4L. The dynamic stiffness were obtained using a two-dimensional cutting method which can directly measure the cutting reaction forces and the displacements of the spindle in two directions using a tool dynamometer and transducer sensors. Heat generation in the air film can not be negligible over the speed of DN 2,000,000. In order to analysis effects of heat generation on the characteristics of air bearing, high cooling bearing spindle and low cooling bearing spindle were tested and compared. Characteristics of the frequency response of shaft and motion of run out errors were different for the spindle. The test results show that, in the case of low cooling bearing spindle, the stiffness became smaller due to heat generation. The results, which were obtained for high speed region, may be used as a design information for spindle which can be applied to precision devices such as ultra precision grinding and ultra high speed milling.

• 한국지진공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.53-61
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• 2014

RC shear wall sections which have irregular shapes such as T, ㄱ, ㄷ sections are typically used in low-rise buildings in Korea. Pushover analysis of building containing such members costs a lot of computation time and needs professional knowledge since it requires complicated modeling and, sometimes, fails to converge. In this study, a method using an equivalent column element for the shear wall is proposed. The equivalent column element consists of an elastic column, an inelastic rotational spring, and rigid beams. The inelastic properties of the rotational spring represent the nonlinear behavior of the shearwall and are obtained from the section analysis results and moment distribution for the member. The use of an axial force to compensate the difference in the axial deformation between the equivalent column element and the actual shear wall is also proposed. The proposed method is applied for the pushover analysis of a 5- story shear wall-frame building and the results are compared with ones using the fiber elements. The comparison shows that the inelastic behavior at the same drift was comparable. However, the performance points estimated using the pushover curves showed some deviations, which seem to be caused by the differences of estimated yield point and damping ratios.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권2호
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• pp.241-254
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• 2020

Using confined shape memory alloy (SMA) bar or plate, this study proposes an innovative self-centering damper. The damper is essentially properly machined SMA core, i.e., bar or plate, that encased in buckling-restrained device. To prove the design concept, cyclic loading tests were carried out. According to the test results, the damper exhibited desired flag-shape hysteretic behaviors upon both tension and compression actions, although asymmetric behavior is noted. Based on the experimental data, the hysteretic parameters that interested by seismic applications, such as the strength, stiffness, equivalent damping ratio and recentering capacity, are quantified. Processed in the Matlab/Simulink environment, a preliminary evaluation of the seismic control effect for this damper was conducted. The proposed damper was placed at the first story of a multi-story frame and then the original and controlled structures were subjected to earthquake excitations. The numerical outcome indicated the damper is effective in controlling seismic deformation demands. Besides, a companion SMA damper which represents a popular type in previous studies is also introduced in the analysis to further reveal the seismic control characteristics of the newly proposed damper. In current case, it was found that although the current SMA damper shows asymmetric tension-compression behavior, it successfully contributes comparable seismic control effect as those having symmetrical cyclic behavior. Additionally, the proposed damper even shows better global performance in controlling acceleration demands. Thus, this paper reduces the concern of using SMA dampers with asymmetric cyclic behavior to a certain degree.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.1203-1211
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• 2017

본 논문은 유연관절로봇의 추종성능과 정합과 비정합 외란 모두에 대한 강인성을 향상시키기 위한 강인한 제어기를 제안한다. 제안된 제어기는 백스테핑 외란관측기(DOB), 수동성기반 제어기(PBC)와 적분슬라이딩모드 제어기(ISMC)가 백스테핑기법 형태로 구성되어 있다. 백스테핑 DOB는 링크측의 비정합 외란을 고려하는데 사용되며 모터측의 기준입력을 제공하는 역할을 한다. IDA-PBC는 모터측의 추종제어를 수행하며 적분슬라이딩모드제어와 결합될 때 공칭제어기의 역할을 하며 전체 공칭제어시스템의 안정도를 보장받도록 한다. 반면에 적분슬라이딩모드제어는 정합조건을 만족시키는 모터측의 외란의 영향을 제거하는데 사용된다. 링크측의 제어기를 설계하는데 있어서는 PD타입의 임피던스제어기와 DOB가 결합됨으로써 강인한 제어특성과 함께 모터측의 기준입력에 적합한 연속적인 입력의 제공이 가능하도록 하였다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제13권4호
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• pp.59-67
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• 2016

This paper proposes a model-prediction-based collision-avoidance algorithm for excavators for which the recursive-least-squares (RLS) estimation of the excavator's rotational inertia is used. To estimate the rotational inertia of the excavator, the RLS estimation with multiple forgetting and two updating rules for the nominal parameter and the forgetting factors was conducted based on the excavator-swing dynamics. The average value of the estimated rotational inertia that is for the minimizing effects of the estimation error was computed using the recursive-average method with forgetting. Based on the swing dynamics, the computed average of the rotational inertia, the damping coefficient for braking, and the excavator's braking angle were predicted, and the predicted braking angle was compared with the detected-object angle for a safety evaluation. The safety level defined in this study consists of the three levels safe, warning, and emergency braking. The analytical rotational-inertia-based performance evaluation of the designed estimation algorithm was conducted using a typical working scenario. The results of the safety evaluation show that the predictive safety-evaluation algorithm of the proposed model can evaluate the safety level of the excavator during its operation.