KR100898630B1 - Complex damper to reduce armhole of construction - Google Patents

Complex damper to reduce armhole of construction Download PDF

Info

Publication number
KR100898630B1
KR100898630B1 KR1020070085327A KR20070085327A KR100898630B1 KR 100898630 B1 KR100898630 B1 KR 100898630B1 KR 1020070085327 A KR1020070085327 A KR 1020070085327A KR 20070085327 A KR20070085327 A KR 20070085327A KR 100898630 B1 KR100898630 B1 KR 100898630B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
attenuator
oil
composite
displacement
vibration
Prior art date
Application number
KR1020070085327A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090020763A (en
Inventor
하동호
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020070085327A priority Critical patent/KR100898630B1/en
Publication of KR20090020763A publication Critical patent/KR20090020763A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100898630B1 publication Critical patent/KR100898630B1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04Bearings; Hinges
    • E01D19/042Mechanical bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/08Vibration-dampers; Shock-absorbers with friction surfaces rectilinearly movable along each other
    • F16F7/09Vibration-dampers; Shock-absorbers with friction surfaces rectilinearly movable along each other in dampers of the cylinder-and-piston type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

본 발명은 교량, 건축물 등의 구조물 진동을 감소시키기 위한 복합감쇠기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2종류의 이상의 감쇠기의 조합에 의하여 구성되어, 교량 및 건축물 등의 구조물이 바람, 지진, 교통하중, 보행하중 등에 의하여 흔들리는 진동을 줄이는 감쇠기에 관한 것이다.The present invention relates to a composite attenuator for reducing structure vibration of bridges, buildings, etc. More specifically, it is composed of a combination of two or more types of attenuators, the structure of bridges and buildings, such as wind, earthquake, traffic load, The present invention relates to an attenuator for reducing vibrations shaken by walking loads and the like.

진동, 감쇠기, 구조물, 오일감쇠기, 이력형감쇠기, 변위제한장치, 지진, 내진, 내풍 Vibration, Damper, Structure, Oil Attenuator, Hysteresis Damper, Displacement Limiter, Earthquake, Seismic, Windproof

Description

구조물의 진동을 감소시키기 위한 복합 감쇠기{Complex damper to reduce armhole of construction}Complex damper to reduce armhole of construction

본 발명은 구조물의 진동을 감소시키기 위한 복합 감쇠기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 2종류의 이상의 감쇠기의 조합에 의하여 구성되어, 교량 및 건축물 등의 구조물이 바람, 지진, 교통하중, 보행하중 등에 의하여 흔들리는 진동을 줄이는 감쇠기에 관한 것이다.The present invention relates to a composite attenuator for reducing the vibration of the structure, and more particularly, it is composed of a combination of two or more types of attenuator, the structure such as bridges and buildings, wind, earthquake, traffic load, walking load, etc. It relates to an attenuator to reduce the vibration shaken by.

현대 건설기술을 뒷받침하는 재료의 발달과 설계 기술, 시공기술 등의 향상으로 유연하고 날렵한 형태의 초장대교량의 건설이 크게 증가하고 있으며, 장대교량들은 경제성이 뛰어날 뿐만 아니라, 수려한 미관으로 인하여 새로운 경관을 만드는 문화관광 산업의 한 부분으로서도 자리 잡아가고 있다.The development of flexible and slender ultra long bridges has been greatly increased due to the development of materials, design technology, and construction technology to support modern construction technology.The long bridges are not only economically efficient, but also because of their beautiful aesthetics. It is also becoming a part of the cultural tourism industry.

이러한, 교량들은 날렵하고 긴 주탑, 가늘고 긴 케이블 등의 구조적인 특성상 고유주기가 길고 감쇠비가 매우 작아서 진동이 쉽게 발생하고, 발생한 진동은 오랫동안 지속된다. These bridges have long natural cycles and very small damping ratios due to their structural characteristics such as slender, long pylons and long cables.

특히, 최근 빈번해지고 있는 지진과 태풍 등의 자연재해로 인해 구조물의 붕 괴 사고 및 그로 인한 경제적 손실이 증가함에 따라, 전 세계적으로 구조물의 안정성을 확보하여는 구조제어시스템에 대한 관심이 증폭되고 있으며, 장대교량에는 동적응답을 저감하기 위한 방안으로서 부가적인 감쇠장치(damping devices)를 이용하여 감쇠성능을 향상시키는 경우가 많다.In particular, as the collapse of structures and the economic losses caused by natural disasters such as earthquakes and typhoons, which are becoming more frequent, interest in structural control systems are gaining attention all over the world. For long bridges, the damping performance is often improved by using additional damping devices as a way to reduce the dynamic response.

최근에는, 대형 유압가진기(hydraulic actuator)와 대규모의 전력을 동원한 능동제어기법(active control technique)도 이론적인 연구가 활발히 진행되고 있으나 복잡한 전기전자기기 이외에도 항시 사용 가능한 대규모의 전력과 고가의 대형 유압가진기를 필요로 하는 등, 경제적인 문제로 인하여 아직은 실제 교량에의 적용이 극히 제한적이다. In recent years, theoretical studies have been actively conducted on large hydraulic actuators and active control techniques using large amounts of electric power. Due to economic problems, such as the need for an excitation, the application to the actual bridge is still very limited.

또한, 작은 전력으로도 작동이 가능한 준능동형 감쇠장치(semi-active damping devices)의 적용성에 대하여 많은 관심을 갖고 있는데 특히, 적용성이 높을 것으로 알려진 MR감쇠기(magneto-rheological damper)는 여러 연구자들에 의하여 이론적, 실험적 연구가 적극적으로 진행된 바 있다. There is also a great deal of interest in the applicability of semi-active damping devices that can operate with low power, especially the magneto-rheological dampers, which are known to be highly applicable. Theoretical and experimental research has been actively conducted.

그러나, MR감쇠장치와 같이 작은 전력을 사용하는 경우에도 제어를 위한 감지장치, 연산장치 등의 복잡한 전기전자 기기가 실외에서 장기간 신뢰성 높게 그 기능을 수행하도록 유지 관리되어야 할 뿐 아니라, 아직까지도 실제 적용을 하기에는 시스템자체의 구성에 적지 않은 비용이 요구된다. However, even in the case of using a small amount of power such as MR attenuator, complex electric and electronic devices such as sensing and computing devices for control must be maintained to perform the function with long-term reliability reliably in the outdoors, and still have practical application. To do this, a lot of costs are required for the configuration of the system itself.

한편, 일반적으로 사용 가능한 수동형감쇠기들(passive dampers)은 고려의 대상이 되는 작용하중의 크기에 따라서 설계하게 되는 데, 빈도는 높으나 크기가 작은 동적하중과 빈도는 낮으나 피해규모가 큰 대규모의 지진하중 사이에서 적합한 설계점(design point)을 찾기가 어려운 실정이다. On the other hand, passive dampers that are generally available are designed according to the magnitude of the working load under consideration, which is a high frequency but small dynamic load and a large frequency, but a large scale earthquake load. It is difficult to find a suitable design point in between.

그러므로, 실용적인 측면을 고려한다면, 능동형이나 준능동형 제어장치와 같이 교량의 진동상태 및 가진력의 특성에 따라 감쇠특성을 변화시킬 수 있는 장점, 즉, 외부하중의 환경에 적응하여 적절한 감쇠력을 발휘하면서도 구성이 간단하고 유지관리가 손쉬운 경제적인 제진장치의 개발이 절실한 시점이라고 하겠다.Therefore, in consideration of practical aspects, the advantage of changing the damping characteristics according to the vibration state of the bridge and the characteristics of the excitation force, such as active or semi-active control device, that is, adapting to the environment of the external load, while exhibiting appropriate damping force It is time to develop an economical vibration damper that is simple and easy to maintain.

이러한, 종래의 진동 흡수 감쇠기는 진동에너지를 흡수하고 소산시켜 진동을 줄여주는 감쇠기에는 크게 점성감쇠형과 이력감쇠형(탄소성감쇠기)의 2가지가 있다.In the conventional vibration absorbing attenuator, there are two types of dampers that absorb and dissipate vibration energy to reduce vibration. There are two types of damping dampers and hysteretic dampers.

상기 점성감쇠형 감쇠기는 변위 속도에 따라 에너지를 흡수하고, 이력감쇠기는 변위량에 따라 에너지를 흡수한다. The viscous damping type damper absorbs energy in accordance with the displacement speed, and the hysteresis damper absorbs energy in accordance with the displacement amount.

이와 같이, 외부 에너지를 필요로 하지 않는 감쇠기를 수동형 감쇠기라고도 한다.As such, an attenuator that does not require external energy is also referred to as a passive attenuator.

이에 따라, 각 감쇠기의 진동에너지 흡수 특성은 제작시 결정되어, 구조물의 진동제어 효율성은 주어진 특정 조건하에서만 최고가 된다. 예로, 점성감쇠형 감쇠기는 최고 효율성을 발휘하는 변위속도를 가지고, 이력감쇠기는 최고 효울성을 발휘하는 변위량을 가진다.Accordingly, the vibration energy absorption characteristics of each attenuator are determined at the time of manufacture, so that the vibration control efficiency of the structure is the best only under certain given conditions. For example, a viscous damping type damper has the highest displacement velocity and the hysteresis damper has the highest amount of displacement.

그리고, 오일감쇠기 및 점성형감쇠기는 반복되는 진동에 대하여 효율성을 가지며, 최대감쇠력과 최대변위의 증가에 따라 가격이 급격히 증가한다.In addition, the oil attenuator and the viscous damper have an efficiency against repeated vibration, and the price increases rapidly as the maximum damping force and the maximum displacement increase.

또한, 이력형감쇠기는 반복되는 진동에 대한 에너지 흡수과정에서 강재의 피로문제가 발생하기에 안정적으로 진동에너지를 흡수할 수 있는 왕복회수가 오일감 쇠기나 점성감쇠기 비하여 크게 적다. 그에 반하여 상대적으로 저가로 큰 왕복하중을 구현할 수 있기에 빈도가 낮은 큰 진동에너지를 흡수하는 데는 경제적이라고 할 수 있다.In addition, the hysteresis type damper has a much smaller number of reciprocating cycles than the oil attenuator or the viscous damper, which can stably absorb the vibration energy because the steel fatigue problem occurs in the energy absorption process for the repeated vibration. On the other hand, it is economical to absorb large vibration energy with low frequency because it can realize large reciprocating load at relatively low cost.

위와 같은, 감쇠기의 한계를 극복하고자, 외부에너지를 이용하여 진동을 제어하는 능동형, 반능동형 등이 개발되었다.In order to overcome the limitations of the attenuator as described above, an active type, a semi-active type that controls vibration using external energy has been developed.

이러한, 능동형 및 반능동형 감쇠기는 그 제진효과는 수동형 보다 뛰어나나, 그 구조가 복잡하고 대단히 고가이다. 각종 센서, 엑추에이터, 전기모터, 컴퓨터, 기록장치 등을 포함하여 그 부품수도 많아서 에너지 비용뿐만 아니라 유지관리에도 지속적인 비용이 필요한 문제점이 있다.Such active and semi-active attenuators have better damping effects than passive ones, but their structure is complex and very expensive. The number of parts, including various sensors, actuators, electric motors, computers, recording devices, etc. is also a problem that requires a constant cost for maintenance as well as energy costs.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 점성형감쇠기와 이력형감쇠기를 2개 이상 조합하여 기존의 일반적인 사용방식인 단일 수동형제진장치 보다 제진효과가 뛰어나고, 제진효과는 뛰어나나 고가인 능동형 및 반능동형 감쇠기 보다 경제적인 제진장치를 제공함에 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention, by combining two or more viscous damper and hysteresis damper is superior to the conventional vibration damping effect of a single passive type vibration damper, The damping effect is excellent, but it is to provide a more economical damping device than the active and semi-active attenuator.

본 발명의 다른 목적은, 동일한 수준의 제진효과를 꾀하기 위하여 단일 수동형 감쇠기를 사용하는 것보다 경제적인 수동형 감쇠기를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a passive damper which is more economical than using a single passive damper to achieve the same level of vibration damping effect.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명인 복합감쇠기는, 중소규모의 지진하중 및 풍하중의 진동을 제어하는 오일감쇠기와, 대규모의 지진에 대해서는 큰 항복하중 및 에너지 흡수능력을 가진 탄소성감쇠기와, 과대한 변위로 오일감쇠기가 손상되는 것을 방지하는 변위제한장치로 결합되어 이루어진 복합감쇠기로 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the composite attenuator according to the present invention, the oil attenuator for controlling the vibration of small and medium-sized earthquake load and wind load, the carbonaceous attenuator having a large yield load and energy absorption capacity against a large earthquake, It is characterized in that it is formed of a composite attenuator made by combining with a displacement limiting device to prevent the oil attenuator from being damaged by excessive displacement.

그리고, 상기 복합감쇠기는 두 종류의 감쇠기가 결합된 것으로 오일감쇠기의 속도의존성과 탄소성감쇠기의 변위의존성을 동시에 가지고 진동에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.In addition, the composite attenuator is a combination of two types of attenuators, characterized in that absorbing the vibration energy at the same time having the speed dependence of the oil attenuator and the displacement dependency of the carbonaceous attenuator.

또한, 상기 복합감쇠기에 구성된 탄소성감쇠기의 항복경향과 지진에너지 흡수분담률은 복합감쇠기의 설계에 의해 조절되는 것으로, 설계변수의 설정에 따라 대상 구조물에 최적의 복합감쇠기로 설계되어 진동에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.In addition, the yield tendency and the seismic energy absorption share of the elasto-plastic attenuator constituted by the composite attenuator are controlled by the design of the composite attenuator. It is characterized by.

또한, 상기 복합감쇠기의 설계변수는 오일감쇠기의 감쇠계수, 오일감쇠기의 최대변위, 탄소성감쇠기의 1차강성, 2차강성, 항복하중이며, 상기 설계변수의 조합으로 응답특성을 가진 복합감쇠기가 설계되고, 저강도-고빈도의 진동원과 고강도-저빈도의 진동원에 대응하는 것을 특징으로 한다.In addition, the design variable of the composite attenuator is the damping coefficient of the oil attenuator, the maximum displacement of the oil attenuator, the primary stiffness, the secondary stiffness, the yield load of the elasto-plastic attenuator. It is designed and corresponds to a low intensity-high frequency vibration source and a high intensity-low frequency vibration source.

아울러, 상기 복합감쇠기의 탄소성감쇠기와 오일감쇠기의 조합에 의하여 탄소성감쇠기의 변위 의존적인 특성과 오일감쇠기의 속도 의존적인 특성이 조합되어 진동에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.In addition, the displacement-dependent characteristics of the carbonaceous attenuator and the speed-dependent characteristics of the oil attenuator are combined by the combination of the elastic damper and the oil attenuator of the composite damper to absorb vibration energy.

이상과 같이 본 발명의 복합감쇠기는 단일의 수동형감쇠기를 이용하는 경우보다 뛰어난 감쇠 효과를 구현할 수 있어 구조물의 제진 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the composite attenuator of the present invention can implement an excellent damping effect than when using a single passive attenuator, thereby improving the vibration damping performance of the structure.

또한, 상기 복합감쇠기는 진동수영역 및 진동변위영역을 넘어, 보다 폭 넓은 진동수영역과 변위영역의 제진 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the composite attenuator has an effect of improving the vibration damping performance of a wider frequency range and a displacement range beyond the frequency range and the vibration displacement range.

또한, 구성이 간단하면서도 작용하는 하중에 따라 감쇠력을 다르게 발휘할 수 있는 복합감쇠기는 오일감쇠기(oil damper)와 탄소성감쇠기(elasto-plastic damper)의 조합에 의하여 구성되는 것으로, 중소규모의 지진하중 및 풍하중 상태에서는 경제적인 효율성을 고려하여 오일감쇠기의 감쇠력을 이용하고, 대규모의 지진에 대해서는 큰 항복하중 및 에너지 흡수능력을 가진 탄소성감쇠기를 이용함으로써, 경제적이고 실용성 높은 감쇠력을 제공하게 되는 효과가 있다. In addition, the composite attenuator, which is simple in construction and can exhibit different damping forces according to the applied load, is composed of a combination of an oil damper and an elastomer-plastic damper. Under the wind load condition, the damping force of the oil attenuator is used in consideration of economic efficiency, and for the large-scale earthquake, it is effective to provide the damping force with economical efficiency and practicality by using the carbonaceous damper with large yield load and energy absorption capacity. .

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 복합감쇠기의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 교량의 상판과 단부교각의 사이에 설치된 복합감쇠기를 나타낸 도면이다.1 is a configuration diagram of a composite attenuator of the present invention, Figure 2 is a view showing a composite attenuator provided between the top plate and the end pier of the bridge of the present invention.

본 발명은 복합 감쇠기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 복합감쇠기(100)는 중앙에 위치하는 오일감쇠기(oil damper)(110)와 상기 오일감쇠기(110) 하단면 바닥측에 위치하는 탄소성감쇠기(elasto-plastic damper)(120), 상기 오일 감쇠기(110)의 양측에 위치하는 변위제한장치(stopper)(130)의 조합에 의하여 구성되는 것으로, 중소규모의 지진하중 및 풍하중 상태에서는 경제적인 효율성을 고려하여 오일감쇠기(110)의 감쇠력을 이용하고, 대규모의 지진에 대해서는 큰 항복하중 및 에너지 흡수능력을 가진 탄소성감쇠기(120)를 이용함으로써, 경제적이고 실용성 높은 감쇠력을 제공하게 되는 것이다.In the present invention, the composite attenuator, as shown in Figure 1, the composite attenuator (100) is an oil attenuator (oil damper) 110 is located in the center and the carbonaceous material is located on the bottom side of the bottom surface of the oil attenuator (110) It is composed of a combination of a damper (elasto-plastic damper) 120, the displacement limiter (130) located on both sides of the oil damper (110), economical in the small and medium-sized earthquake and wind load conditions By considering the damping force of the oil attenuator 110 in consideration of efficiency, and by using the elasto-plastic damper 120 having a large yield load and energy absorption capacity for a large earthquake, it is to provide a high damping force, economical and practical.

이렇게 두 종류의 감쇠기가 결합된 복합감쇠기는 오일감쇠기(110)의 속도의존성과 탄소성감쇠기(120)의 변위의존성을 동시에 가지고 진동에너지를 흡수한다. The composite attenuator combined with the two types of attenuators absorbs vibration energy at the same time as the velocity dependence of the oil attenuator 110 and the displacement dependency of the elastic damper 120.

이것은, 두 가지 종류의 감쇠기의 역할을 잘 구분시켜 경제적인 설계를 가능하게 한다는 것이다. This distinguishes the roles of the two types of attenuators, enabling economical design.

즉, 중소형의 지진, 소진폭의 진동 및 저속의 빈번한 진동에 대해서는 오일감쇠기(110)가 효과적으로 진동을 제어하며, 발생 빈도가 낮은 큰 지진 및 대진폭의 진동에 대해서는 사이클당 에너지 흡수량이 크고 상대적으로 저렴한 탄소성감쇠기(120)로 대비한다. That is, the oil attenuator 110 effectively controls vibrations for small to medium sized earthquakes, small amplitude vibrations, and frequent vibrations at low speeds, and a large amount of energy absorption per cycle is relatively large for large earthquakes and large amplitude vibrations with low frequency. Prepare with inexpensive elastomeric attenuator 120.

상기, 복합감쇠기(100)는 폭넓은 진동범위에서 효율적으로 진동에너지를 흡수할 수 있다. The composite attenuator 100 can absorb vibration energy efficiently in a wide vibration range.

또한, 진동변위가 오일감쇠기(110)의 스트로크 한계치를 넘어서는 경우나 변위속도가 오일감쇠기(110)의 성능을 초과하는 경우에도 탄소성감쇠기(120)로 그 진동을 효율적으로 제어하는 것이 가능하며, 탄소성감쇠기(120)의 변형은 오일감쇠기(110)에 과대한 힘이 작용하여 감쇠기가 손상되는 것을 방지한다. In addition, even when the vibration displacement exceeds the stroke limit of the oil attenuator 110 or the displacement speed exceeds the performance of the oil attenuator 110, it is possible to efficiently control the vibration with the elastic damper 120, The deformation of the elastomeric attenuator 120 prevents excessive force from acting on the oil attenuator 110 to damage the attenuator.

이때의 과대한 변위는 상기 오일 감쇠기(110)의 양측에 위치한 변위제한장치(stopper)(130)에 의하여 제한되어 오일댐퍼를 보호하게 된다. Excessive displacement at this time is limited by the displacement limiter 130 located on both sides of the oil damper 110 to protect the oil damper.

위와 같이, 복합감쇠기(100)는 제진 효율성과 경제성을 함께 확보할 수 있는 특징이 있다. As described above, the composite attenuator 100 has a feature that can secure both the damping efficiency and economics.

또한, 오일감쇠기(110)를 준능동 감쇠기로 대체하는 경우에는 보다 효율성 높은 진동제어시스템을 구성할 수도 있는 것이다.In addition, when the oil attenuator 110 is replaced with a quasi-active attenuator, a more efficient vibration control system may be configured.

본 발명의 복합감쇠기(100)는 교량과 교각의 사이에 도 2에 도시한 바와 같이 설치가 되며 이를 단순화하여 2자유도 시스템으로 모델링 하면 도 3에 도시한 바와 같이 나타낼 수 있다. The composite attenuator 100 of the present invention is installed as shown in FIG. 2 between the bridge and the pier, and can be represented as shown in FIG.

상기에 도시한 바와 같이,

Figure 112007061431501-pat00001
는 각각 교량의 질량, 강성, 감쇠계수를 나타내며,
Figure 112007061431501-pat00002
는 각각 양측 단부교각의 질량, 강성, 감쇠계수를 나타낸다.
Figure 112007061431501-pat00003
는 교량의 지반에 대한 상대변위,
Figure 112007061431501-pat00004
는 단부교각의 지반에 대한 상대변위,
Figure 112007061431501-pat00005
는 두감쇠기 연결부의 지반에 대한 상대변위,
Figure 112007061431501-pat00006
는 오일감쇠기(110)의 감쇠계수,
Figure 112007061431501-pat00007
는 탄소성감쇠기(120)의 1차강성,
Figure 112007061431501-pat00008
는 지반가속도를 나타내며 그림 5로 표현된 시스템의 운동방정식은 오일감쇠기(110)의 상태에 따라 다음의 2가지 경우로 나누어 고려할 수 있다.As shown above,
Figure 112007061431501-pat00001
Represents the mass, stiffness and damping coefficient of each bridge,
Figure 112007061431501-pat00002
Are the mass, stiffness, and damping coefficients of both end piers.
Figure 112007061431501-pat00003
Is the relative displacement of the bridge with the ground,
Figure 112007061431501-pat00004
Is the relative displacement with respect to the ground of the end piers,
Figure 112007061431501-pat00005
Is the relative displacement with respect to the ground of the two-damper connection,
Figure 112007061431501-pat00006
Is the damping coefficient of the oil attenuator 110,
Figure 112007061431501-pat00007
Is the primary stiffness of the elastomeric damper 120,
Figure 112007061431501-pat00008
Represents the ground acceleration and the motion equation of the system represented by Figure 5 can be considered by dividing into the following two cases according to the state of the oil attenuator (110).

즉, 오일감쇠기(110)의 변위가 최대치 이하인 경우That is, when the displacement of the oil attenuator 110 is less than or equal to the maximum value

이는 복합감쇠기(100)의 변위제한장치가 작동하지 않아 감쇠기의 피스톤이 자유롭게 움직일 수 있는 상태를 의미하며, 탄소성감(130)쇠기는 오일감쇠기(110) 의 감쇠력을 전달받아 교각으로 다시 전달하는 역할을 한다. This means that the displacement limiting device of the composite attenuator 100 does not operate so that the piston of the damper can move freely, and the carbon feel 130 is transmitted to the piers by receiving the damping force of the oil attenuator 110. Do it.

이때, 탄소성감쇠기(130)는 탄성적으로 혹은 소성적으로 변형하게 되며, 탄소성감쇠기(130)에 작용하는 힘은 식으로 쓸 수 있다.At this time, the elastic damper 130 is elastically or plastically deformed, the force acting on the elastic damper 130 can be written by the equation.

Figure 112007061431501-pat00009
Figure 112007061431501-pat00009

여기서,

Figure 112007061431501-pat00010
:탄소성감쇠기에 작용하는 힘here,
Figure 112007061431501-pat00010
: Force on Elastomeric Damper

Figure 112007061431501-pat00011
:오일감쇠기에 작용하는 힘
Figure 112007061431501-pat00011
: Force acting on oil attenuator

Figure 112007061431501-pat00012
:피스톤의 변위속도
Figure 112007061431501-pat00012
: Displacement speed of piston

또한, 탄소성감쇠기(130)의 힘-변위 관계가 이중선형(bilinear) 특성을 가지며, 항복 후 강성이 0일 때, 피스톤의 최대변위속도는 다음 식과 같이 결정된다.In addition, the force-displacement relationship of the elastomeric attenuator 130 has a bilinear characteristic, and when the rigidity after yielding is zero, the maximum displacement velocity of the piston is determined as follows.

Figure 112007061431501-pat00013
Figure 112007061431501-pat00013

여기서,

Figure 112007061431501-pat00014
는 피스톤의 최대 변위속도,
Figure 112007061431501-pat00015
는 탄소성감쇠기(130)의 항복하중이다. here,
Figure 112007061431501-pat00014
Is the maximum displacement velocity of the piston,
Figure 112007061431501-pat00015
Is the yield load of the elastomeric attenuator 130.

즉, 오일감쇠기(110)에 작용하는 최대하중의 크기가 탄소성감쇠기(130)의 작용력에 의하여 결정된다. That is, the magnitude of the maximum load acting on the oil attenuator 110 is determined by the action force of the carbonaceous attenuator 130.

이때, 도 1에 도시한

Figure 112007061431501-pat00016
를 최대스트로크,
Figure 112007061431501-pat00017
를 복합감쇠기(110)의 감쇠력이라 하면,
Figure 112007061431501-pat00018
가 오일감쇠기(110)의 변위가 되므로, 탄소성감쇠기(120)의 작용력
Figure 112007061431501-pat00019
는 복합감쇠기(100)의 감쇠력
Figure 112007061431501-pat00020
와 동일하게 된다. At this time, shown in Figure 1
Figure 112007061431501-pat00016
Stroke,
Figure 112007061431501-pat00017
If the damping force of the composite attenuator 110,
Figure 112007061431501-pat00018
Is a displacement of the oil attenuator 110, the action force of the elastomeric attenuator 120
Figure 112007061431501-pat00019
Is the damping force of the composite attenuator 100
Figure 112007061431501-pat00020
Becomes the same as

따라서, 도 3의 시스템에 대하여 운동방정식을 식 3, 4, 5, 6으로 표시 할 수 있으며,Therefore, the equation of motion for the system of Figure 3 can be represented by equations 3, 4, 5, 6,

Figure 112007061431501-pat00021
Figure 112007061431501-pat00021

Figure 112007061431501-pat00022
Figure 112007061431501-pat00022

Figure 112007061431501-pat00023
Figure 112007061431501-pat00023

Figure 112007061431501-pat00024
Figure 112007061431501-pat00024

식 6을 이용하면 다음 식 7이 유도 되며,Using Equation 6, Equation 7 is derived.

Figure 112007061431501-pat00025
Figure 112007061431501-pat00025

식 4, 5, 7을 행렬형태로 표현하면, 식 8 과 같은 행렬형태의 미분방정식이 얻어진다.When equations 4, 5, and 7 are expressed in matrix form, a differential equation in matrix form as in equation 8 is obtained.

Figure 112007061431501-pat00026
Figure 112007061431501-pat00026

또한, 오일감쇠기(110)의 변위가 최대값에 이른 경우 변위제한장치(130)로 인하여 오일감쇠기(110)의 피스톤이 한쪽 방향으로는 움직일 수 없는 상태, 즉, 제한된 방향으로 오일감쇠기(110)가 감쇠력을 제공하지 못하는 상태를 의미하며, 교각과 거더 사이의 상대변위 증가분은 모두 탄소성감쇠기(130)에 발생되는 변위와 같아진다. In addition, when the displacement of the oil attenuator 110 reaches a maximum value, the piston of the oil attenuator 110 cannot move in one direction due to the displacement limiter 130, that is, the oil attenuator 110 in a limited direction. Denotes a state in which damping force is not provided, and the relative displacement increase between the piers and the girder is equal to the displacement generated in the elasto-plastic attenuator 130.

이때, 도 3으로 표현되는 시스템의 운동방정식은 식 9부터 식 13과 같다.At this time, the equation of motion of the system represented by FIG.

Figure 112007061431501-pat00027
Figure 112007061431501-pat00027

Figure 112007061431501-pat00028
Figure 112007061431501-pat00028

Figure 112007061431501-pat00029
Figure 112007061431501-pat00029

Figure 112007061431501-pat00030
Figure 112007061431501-pat00030

Figure 112007061431501-pat00031
Figure 112007061431501-pat00031

교량의 운동방정식, 식 10, 11, 13을 행렬형태로 표현하면, 아래의 식 14와 같다.Equation 10, 11, 13 of the bridge equations, expressed in a matrix form, is as shown in Equation 14 below.

Figure 112007061431501-pat00032
Figure 112007061431501-pat00032

아울러, 도 4에 도시한 바와 같이 하나의 실시 예로서 본 발명의 복합감쇠기(100)를 장대교에 설치한 것으로 복합감쇠기(100)의 효용성을 확인하기 위해 원래 사장교의 단부교각에 설치된 Vane Damper대신에 복합감쇠기(100)가 설치한 결과 사장교는 거의 완전대칭에 가까운 형태를 가지고 있고, 그 동적 특성으로 인하여 도 3과 같은 2 자유도의 단순 모형으로도 교축방향의 주요 진동거동이 잘 표현되는 것으로 확인할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the composite attenuator 100 of the present invention is installed in the long bridge as an example. Instead of Vane Damper originally installed at the end pier of the cable-stayed bridge to confirm the effectiveness of the composite attenuator 100. As a result of the installation of the compound attenuator 100 on the cable-stayed bridge, the cable-stayed bridge has a shape almost close to symmetry, and due to its dynamic characteristics, it is confirmed that the main vibration behavior in the axial direction is well represented by the simple model of 2 degrees of freedom as shown in FIG. Can be.

이와 같이, 2자유도의 단순 모형을 사용하여 수행하면, 물성치는 표 1와 같다. As such, when a simple model of two degrees of freedom is performed, the physical properties are shown in Table 1.

여기서, 사장교의 주탑 및 단부 교각의 경우 설계 지진력 상태에서 탄성 거동하도록 설계되는 것이 일반적이므로 교량 및 단부 교각의 강성을 선형으로 형성된 것이다.Here, in the case of the pylon and end pier of the cable-stayed bridge is generally designed to be elastic behavior in the design seismic force state, the rigidity of the bridge and the end pier is formed linearly.

Figure 112007061431501-pat00033
Figure 112007061431501-pat00033

아울러, 복합감쇠기(100)가 장착된 사장교의 동적응답 특성을 알아보기 위하여 우선, 정현파 지진입력에 대한 해석을 수행하여 해석에 사용한 입력파와 복합감쇠기(100)의 물성치는 표2와 같다.In addition, in order to determine the dynamic response characteristics of the cable-stayed bridge equipped with the composite attenuator 100, first, the properties of the input wave and the composite attenuator 100 used in the analysis by performing an analysis on the sinusoidal earthquake input are shown in Table 2.

Figure 112007061431501-pat00034
Figure 112007061431501-pat00034

이와 같이, 정현파입력 0.3 Hz-35 gal 해석결과로 0.3 Hz-35 gal의 정현파입력 시의 교량의 전체적인 응답은 도 5에 도시한 바와 같다. 교각의 지진응답에서 고진동수의 불규칙적인 파형을 볼 수 있다. As a result of the sinusoidal wave input 0.3 Hz-35 gal analysis result, the overall response of the bridge at the time of 0.3 Hz-35 gal sinusoidal wave input is as shown in FIG. 5. High-frequency irregular waveforms can be seen in the seismic response of bridge piers.

이러한, 응답의 원인은 본 절 후반부의 감쇠기 변위응답을 확인함으로써 설명할 수 있다. The cause of the response can be explained by checking the attenuator displacement response later in this section.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이 복합감쇠기(100)의 힘-변위관계로서 타원 모양의 이력 곡선과 더불어 양 끝에서 급한 기울기의 직선이 나타남을 알 수 있다. In addition, as shown in FIG. 6, as the force-displacement relationship of the composite attenuator 100, an elliptic hysteresis curve and a steeper slope straight line appear at both ends.

그리고, 도 7에 도시한 바와 같이 복합감쇠기(100)의 최종 변위는 오일감쇠기(110)의 변위와 탄소성감쇠기(120) 변위의 합으로 나타남을 확인할 수 있으며, 이 변위가 정확하게 350mm에 도달한 이후 부터 도 6에서 좌우의 직선이 나타남을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, the final displacement of the composite attenuator 100 may be represented as the sum of the displacement of the oil attenuator 110 and the displacement of the elasto-plastic attenuator 120. From now on it can be seen that the left and right straight lines appear in FIG.

이것은 오일감쇠기(110)의 변위가 최대스트로크에 도달하였음을 나타내며, 변위제한장치(130)에 의하여 오일감쇠기(110)에서는 추가적인 변위가 발생하지 않고 증가하는 변위는 탄소성감쇠기(120)의 탄성변위로 수용되는 것을 나타낸다. 도 7에서 탄소성감쇠기(120)는 탄성상태의 범위에서만 거동하였고 그 변위와 하중은 항복변위(100mm, 표2)와 항복하중(3.8×106 N, 표2, 도 8) 값을 넘지 않았다. 이는 탄소성감쇠기(120)가 감쇠기로서의 역할은 하지 않고 단지 오일감쇠기(110)와 교각을 잇는 스프링으로서 거동한 것을 의미한다.This indicates that the displacement of the oil attenuator 110 has reached the maximum stroke. The additional displacement does not occur in the oil attenuator 110 by the displacement limiting device 130, and the increased displacement is the elastic displacement of the elastic damper 120. To be accepted. In FIG. 7, the elasto-plastic attenuator 120 behaved only in a range of elastic states, and its displacement and load did not exceed the yield displacement (100 mm, Table 2) and the yield load (3.8 × 106 N, Table 2, FIG. 8). This means that the elastomeric attenuator 120 does not act as an attenuator but merely acts as a spring connecting the pier with the oil attenuator 110.

도 7에서, 5초와 8초 사이 2회에 걸쳐 오일감쇠기(110)의 최대변위가 350mm에 다다른 직후, 탄소성감쇠기(120)의 변위가 갑자기 늘어나는 것을 확인할 수 있다. In FIG. 7, immediately after the maximum displacement of the oil damper 110 reaches 350 mm in two times between 5 seconds and 8 seconds, the displacement of the elastomeric damper 120 suddenly increases.

이때, 도 5에 도시한 바와 같이 증가한 전단력이 단부교각의 가속도와 변위에 영향을 끼쳐, 가속도 응답이 급격히 증가하며 변위응답도 갑자기 증가하는 모습을 보인다.At this time, the increased shear force affects the acceleration and displacement of the end pier as shown in FIG. 5, so that the acceleration response is rapidly increased and the displacement response is suddenly increased.

그리고, 정현파입력 0.3 Hz-45 gal 해석결과로 0.3 Hz-45 gal의 정현파입력 시의 교량의 전체적인 응답은 도 9와 같다. 교각의 지진응답에서 고진동수의 불규칙적인 파형의 원인은 상기에서 설명한 정현파입력 0.3 Hz-35 gal 해석결과에서와 같이 감쇠기 변위응답으로 설명할 수 있다. The overall response of the bridge at the time of sinusoidal wave input of 0.3 Hz-45 gal as a result of the sinusoidal wave input 0.3 Hz-45 gal analysis is shown in FIG. 9. The cause of the high frequency irregular waveforms in the seismic response of bridge piers can be explained by the damper displacement response as shown in the 0.3 Hz-35 gal analysis of sinusoidal inputs described above.

또한, 도 10은 복합감쇠기(100)의 힘-변위관계로서 중앙부 타원 형상의 이력 곡선은 오일감쇠기(110)의 일반적인 형상이지만, 좌우에는 탄소성감쇠기(120)의 전형적인 소성거동 형태를 확인할 수 있다. In addition, Figure 10 is a force-displacement relationship of the composite attenuator 100, the hysteresis curve of the center ellipse shape is a general shape of the oil attenuator 110, the left and right can be seen the typical plastic behavior of the elastic damper 120. .

즉, 복합감쇠기(100)의 변위응답이 증가하여 그 변위량이 오일감쇠기(110)의 변위가 최대값에 도달한 후부터는 탄소성감쇠기(120)가 작동한 경우이다. 도 11은 시간에 따른 오일감쇠기(110)와 탄소성감쇠기(120)의 변위이력을 나타낸다. 6회에 걸쳐 오일감쇠기(110)의 최대변위 350 mm에 도달할 때에, 탄소성감쇠기(120)의 변위가 갑자기 늘어나는 것을 확인할 수 있으며, 이때마다, 증가한 전단력은 단부교각의 가속도와 변위에 영향을 끼쳐, 가속도 응답이 급격히 증가하며 변위응답도 갑자기 증가하는 모습을 보인다.That is, when the displacement response of the composite attenuator 100 increases and the displacement amount reaches the maximum value of the oil attenuator 110, the elastic damper 120 operates. 11 shows the displacement history of the oil attenuator 110 and the elastic damper 120 with time. When the maximum displacement 350 mm of the oil attenuator 110 is reached six times, it can be seen that the displacement of the elasto-plastic attenuator 120 suddenly increases. In this case, the increased shear force affects the acceleration and displacement of the end piers. As a result, the acceleration response sharply increases and the displacement response suddenly increases.

이와 같이, 도 9에서 속도의존적인 감쇠력을 발휘하는 오일감쇠기(110)가 작동하는 경우와는 달리, 변위의존적인 탄소성감쇠기(120)가 작동할 때에 구조물에 고진동수의 동응답이 발생하는 것을 확인할 수 있다.As described above, unlike the case in which the oil attenuator 110 exerts a speed-dependent damping force in FIG. 9, it is observed that a high frequency dynamic response occurs in the structure when the displacement-dependent elastic damper 120 operates. You can check it.

다음으로, 도 12에 도시한 바와 같이 본 발명의 복합감쇠기(100)가 적용된 대상 교량의 지진응답해석을 통하여 동적응답 특성을 파악한 것으로 사용한 지진입력은 1995년 고베지진시에 Higashi Kobe Bridge의 기초에서 계측된 지진파를 이용하였다. 이 지진파는 연약지반에서 계측된 지진파로서 장주기의 지반운동이 길게 이어져서 장대교량의 동적응답을 증폭시킨 것으로 알려졌다. 사용된 지진파와 지진파에 대한 응답스펙트럼(감쇠비 5%)을 도 12에 나타내었다. 이 지진파의 변위응답스펙트럼(도12 (d))에 의하면 고유주기 4.4초인 대상 구조물의 등가감쇠비를 5%까지 확보한 경우에 변위응답은 900mm 이상에 이른다.Next, as shown in FIG. 12, the earthquake input used to grasp the dynamic response characteristics through the seismic response analysis of the target bridge to which the composite attenuator 100 of the present invention is applied is based on the Higashi Kobe Bridge during the 1995 Kobe earthquake. The measured seismic waves were used. This seismic wave is a seismic wave measured in the soft ground, which is known to amplify the dynamic response of the long bridge due to the long-term ground motion. The used seismic wave and the response spectrum (damping ratio 5%) for the seismic wave are shown in FIG. 12. According to the displacement response spectrum of the seismic wave (Fig. 12 (d)), the displacement response reaches 900 mm or more when the equivalent damping ratio of the target structure having a natural period of 4.4 seconds is as high as 5%.

이때, 설정한 복합감쇠기(100)의 설계값은 표 3과 같다. At this time, the design value of the set composite attenuator 100 is shown in Table 3.

Figure 112007061431501-pat00035
Figure 112007061431501-pat00035

오일감쇠기(110)의 변위제한장치(130)에 의하여 탄소성감쇠기(120)의 작동시점이 좌우되므로 오일감쇠기(110)의 최대스트로크는 구조물 전체의 응답을 결정하는 중요한 변수이고 본 해석에서는 470mm로 하였다. 탄소성감쇠기(120)의 항복변위는 소성거동에 의한 에너지 흡수능력을 기대할 수 있도록 5mm로 설정하였다. Since the operating point of the carbonaceous damper 120 depends on the displacement limiting device 130 of the oil attenuator 110, the maximum stroke of the oil attenuator 110 is an important variable that determines the response of the entire structure and is 470 mm in this analysis. It was. Yield displacement of the elastomeric attenuator 120 was set to 5 mm to expect the energy absorption capacity due to plastic behavior.

또한, 해석대상 사장교의 지진응답을 도 13에서 도시한 바와 같이 해석은 입력지진의 주진동이 잦아들기 시작하는 20초까지로 하였다. 교량의 지진응답은 7초에서 10초 사이에 크게 증가하는 모습을 보인다. 이때의 복합감쇠기(100)의 감쇠력 변화는 그림14에서 보인 바와 같이 크게 변동하는 사실을 확인할 수 있다. 7초에서 10초 사이에 복합감쇠기(100)의 탄소성감쇠기(120)는 큰 이력거동을 통하여 대량의 에너지를 흡수한다(그림 15). 탄소성감쇠기(120)는 대변위 이력거동에 의한 감쇠력을 지속적으로 발휘할 수는 없지만, 큰 감쇠력이 필요한 구간에서 그 효용가치를 발휘한다.In addition, as shown in FIG. 13, the earthquake response of the cable-stayed bridge to be analyzed was set to 20 seconds when the main vibration of the input earthquake started to decrease. The seismic response of the bridge increases greatly between 7 and 10 seconds. At this time, it can be seen that the damping force change of the composite attenuator 100 varies greatly as shown in FIG. Between 7 and 10 seconds, the elasto-plastic attenuator 120 of the composite attenuator 100 absorbs a large amount of energy through a large hysteretic behavior (Figure 15). Elastomeric attenuator 120 can not continuously exhibit the damping force due to the large displacement hysteresis behavior, but exhibits its useful value in a section requiring a large damping force.

그리고, 지진파입력시 각 감쇠기의 변위응답은 도 16에서 도시한 바와 같이 탄소성감쇠기(120)는 1회 왕복정도의 이력거동을 했을 뿐, 대부분의 변위는 오일감쇠기(110)에서 발생하였다. 복합감쇠기(110)는 중립위치로 복원되고 있으나, 탄소성감쇠기(120)에는 잔류변위가 발생한 사실도 확인할 수 있다.  And, the displacement response of each attenuator during seismic wave input, as shown in Figure 16, the elasto-plastic attenuator 120 has a hysteretic behavior of about one round trip, and most of the displacement occurs in the oil attenuator 110. Complex attenuator 110 is restored to a neutral position, it can also be confirmed that the residual displacement occurred in the elastomeric attenuator (120).

이러한, 도 6, 10, 15에서의 복합감쇠기(100)의 힘-변위관계로부터 복합감쇠기(100)의 거동특성변화를 확인할 수 있다. 도 6에서는 탄소성감쇠기(120)가 탄성영역에서만 거동하였고, 도 10에서는 오일감쇠기(110)가 최대변위에 도달한 다음에 탄소성감쇠기(120)가 이력거동을 개시한 예이고, 도 15에서는 오일감쇠기(110)의 변위가 최대치에 도달하기 이전에 오일감쇠기(110)의 변위속도에 의하여 증가한 감쇠력으로 탄소성감쇠기(120)가 항복하여 비선형이력거동을 하고 있는 경우임을 확인할 수 있다. 6, 10, and 15, the change in behavior characteristics of the composite attenuator 100 can be confirmed from the force-displacement relationship of the composite attenuator 100. In FIG. 6, the elastomeric damper 120 behaves only in the elastic region. In FIG. 10, the elastomeric damper 120 starts hysteresis after the oil attenuator 110 reaches the maximum displacement. Before the displacement of the oil attenuator 110 reaches the maximum value, it can be seen that the elastic damper 120 is subjected to nonlinear hysteresis behavior by the damping force increased by the displacement speed of the oil attenuator 110.

본 발명으로 제안한 복합감쇠기(100)의 제진 효율성을 검토하기 위하여 단일의 오일감쇠기(110)만 적용된 경우에 대하여 지진응답해석을 수행하고 그 결과를 표4에 비교하였다. In order to examine the damping efficiency of the proposed composite attenuator 100, the seismic response analysis was performed for the case where only a single oil attenuator 110 was applied, and the results were compared with Table 4 below.

Figure 112007061431501-pat00036
Figure 112007061431501-pat00036

해석에 있어서 오일감쇠기(110)만 적용한 경우에는 스트로크의 제한은 없으며 5%의 감쇠비를 갖는다고 가정하였다. 표4의 결과는 상부구조의 변위를 어느 정도 허용하여 주탑 및 단부 교각의 변위를 감소시키는 전형적인 사장교 진동 제어 거동을 잘 보여준다. 변위의 제한으로 인해 가속도의 값이 상대적으로 늘어나는 특성도 관찰할 수 있다. 표4에서, 교량의 변위는 오일감쇠기(110) 적용시에 비하여 40mm증가하였으나, 교각의 변위는 감쇠비 5%의 감쇠기구를 가진 경우의 값 43 mm에 대비하여 절반에 가까운 23 mm로 감소하였다. 이는, 교량의 변위는 약 4.4% 만 증가한 반면, 교각의 변위는 46.5% 수준으로 감소시킴으로써, 제시한 복합감쇠기(100)의 우수성을 잘 보여주고 있다. In the analysis, it is assumed that the oil attenuator 110 has only a damping ratio of 5% without limiting the stroke. The results in Table 4 show a typical cable-stayed vibration control behavior that allows for some degree of displacement of the superstructure to reduce the displacement of the pylons and end piers. It is also possible to observe the characteristic that the acceleration value is relatively increased due to the limitation of the displacement. In Table 4, the displacement of the bridge increased by 40 mm compared with the application of the oil attenuator 110, but the displacement of the bridge decreased to 23 mm, which is nearly half of the value 43 mm when the damping mechanism has a damping ratio of 5%. This shows that the displacement of the bridge is only about 4.4%, while the displacement of the bridge is reduced to 46.5%, thereby showing the superiority of the proposed composite attenuator 100.

또한, 여기서 검토한 두 시스템을 실제 구현하는 경우에 표5와 같은 차이를 보여, 탄소성감쇠기(120)에 비하여 상대적으로 고가인 오일감쇠기(110)의 특성을 고려할 때, 제시한 감쇠 시스템의 경제성을 확인할 수 있다.In addition, when the two systems discussed here are actually implemented, the difference shown in Table 5 is shown, and considering the characteristics of the oil attenuator 110 which is relatively expensive compared to the carbonaceous attenuator 120, the economical efficiency of the proposed damping system can confirm.

위와 같이, 세 가지 종류의 가진에 의한 동적응답 특성을 파악함으로써, 탄소성감쇠기(120)의 항복경향과 지진에너지 흡수분담률은 복합감쇠기(100)의 설계에 따라서 자유롭게 조절할 수 있다는 사실을 확인할 수 있으며, 설계변수의 적절한 설정에 따라 대상 구조물에 최적의 복합감쇠기(100) 설계가 가능하다.As described above, by grasping the dynamic response characteristics by three kinds of excitation, the yield tendency and seismic energy absorption share of the elastomeric damper 120 can be confirmed that can be freely adjusted according to the design of the composite attenuator (100) In accordance with the appropriate setting of the design variables, it is possible to design the optimum composite attenuator 100 in the target structure.

장대구조물의 진동제어를 위한 복합감쇠기(100)를 제안하고 그 동특성을 표현하는 운동방정식을 제시하였다. 제시한 복합감쇠기(100)는 두 개 이상의 탄소성감쇠기(120)와 오일감쇠기(110)의 조합에 의하여 구성되며, 탄소성감쇠기(120)의 변위 의존적인 특성과 오일감쇠기(110)의 속도 의존적인 특성을 적절히 조합함으로서 효율적인 감쇠 시스템의 구성이 가능하게 한다. We proposed a composite damper (100) for the vibration control of pole structures and presented the equation of motion to express its dynamic characteristics. The presented composite attenuator 100 is constituted by a combination of two or more elasto-plastic attenuators 120 and oil attenuators 110, and the displacement-dependent characteristics of the elasto-plastic attenuators 120 and the speed-dependent properties of the oil attenuators 110. By combining the phosphorus characteristics properly, it is possible to construct an efficient damping system.

상기 복합감쇠기(100)의 주요설계변수로는 오일감쇠기(110)의 감쇠계수, 오일감쇠기(110)의 최대변위, 탄소성감쇠기(120)의 1차강성, 2차강성, 항복하중 등이 있으며, 이들 설계변수의 조합에 따라 다양한 응답특성을 가진 복합감쇠기(100)의 설계가 가능하다. 이에 따라, 저강도-고빈도의 진동원과 고강도-저빈도의 진동원에 대한 대응이 동시에 가능하여, 경제성과 제진효율성을 두루 갖춘 감쇠시스템의 구성이 가능하게 된다.The main design variables of the composite attenuator 100 include the damping coefficient of the oil attenuator 110, the maximum displacement of the oil attenuator 110, the primary stiffness, the secondary stiffness, the yield load of the carbon attenuator 110, and the like. According to the combination of these design variables, it is possible to design the composite attenuator 100 having various response characteristics. Accordingly, it is possible to cope with a low intensity-high frequency vibration source and a high intensity-low frequency vibration source at the same time, thereby enabling the construction of a damping system having both economic efficiency and vibration damping efficiency.

그리고, 조화하중과 지진하중을 받는 장대사장교를 대상으로 한 수치해석을 통하여 복합감쇠기(100)의 효율성과 유용성을 검증하였다. 해석결과에서, 제시한 복합감쇠기(100)는 탄소성감쇠기(120)와 오일감쇠기(110)의 감쇠특성이 적절히 분배되어 지진응답의 제어에 매우 효과적인 것으로 확인되었다. In addition, the numerical analysis of the long bridges receiving harmonized and seismic loads verified the effectiveness and usefulness of the composite attenuator (100). In the analysis results, the proposed composite attenuator 100 was found to be very effective in controlling the seismic response because the damping characteristics of the elastic damper 120 and the oil attenuator 110 are properly distributed.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

도 1은 본 발명의 복합감쇠기의 구성도.1 is a block diagram of a composite attenuator of the present invention.

도 2는 본 발명의 교량의 상판과 단부교각의 사이에 설치된 복합감쇠기를 나타낸 도면.Figure 2 is a view showing a composite attenuator provided between the top plate and the end pier of the bridge of the present invention.

도 3은 본 발명의 복합감쇠기를 적용한 2자유도모델을 나타낸 도면.Figure 3 is a view showing a two degree of freedom model applying the composite attenuator of the present invention.

도 4는 본 발명의 장대교에 설치된 복합감쇠기를 나타낸 도면.Figure 4 is a view showing a composite attenuator installed on the long bridge of the present invention.

도 5는 본 발명에서 정현파 35gal일 때 복합감쇠기를 가진 사장교의 응답을 나타낸 도면.5 is a view showing the response of the cable-stayed bridge with a composite attenuator when the sinusoidal wave 35gal in the present invention.

도 6은 본 발명에서 정현파 35gal일 때 복합감쇠기의 힘-변위 관계를 나타낸 도면.Figure 6 is a view showing the force-displacement relationship of the composite attenuator when the sinusoidal wave 35gal in the present invention.

도 7은 본 발명에서 정현파 35gal일 때 오일감쇠기, 탄소성감쇠기, 복합감쇠기의 변위응답을 나타낸 도면.Figure 7 is a view showing the displacement response of the oil damper, elasto-plastic damper, composite damper when the sinusoidal wave 35gal in the present invention.

도 8은 본 발명에서 정현파 35gal일 때 복합감쇠기의 감쇠력을 나타낸 도면.8 is a view showing the damping force of the composite attenuator when the sinusoidal wave 35gal in the present invention.

도 9는 본 발명에서 정현파 45gal일 때 복합감쇠기를 가진 사장교의 응답을 나타낸 도면.9 is a view showing the response of the cable-stayed bridge with a composite attenuator when the sinusoidal wave 45gal in the present invention.

도 10은 본 발명에서 정현파 45gal일 때 복합감쇠기의 힘-변위 관계를 나타낸 도면.10 is a view showing the force-displacement relationship of the composite attenuator when the sinusoidal wave 45gal in the present invention.

도 11은 본 발명에서 정현파 45gal일 때 오일감쇠기, 탄소성감쇠기, 복합감쇠기의 변위응답을 나타낸 도면.Figure 11 is a view showing the displacement response of the oil damper, elasto-plastic damper, composite damper when the sinusoidal wave 45gal in the present invention.

도 12는 본 발명의 복합감쇠기를 이용하여 계측된 지진파를 나타낸 도면.12 shows seismic waves measured using the composite attenuator of the present invention.

도 13은 본 발명의 복합감쇠기를 가진 사장교의 지진 응답을 나타낸 도면.13 is a view showing the seismic response of the cable-stayed bridge with a composite attenuator of the present invention.

도 14는 본 발명의 지진파가 입력된 복합감쇠기의 감쇠력을 나타낸 도면.14 is a view showing the damping force of the composite attenuator input seismic wave of the present invention.

도 15는 본 발명의 지진파가 입력된 복합감쇠기의 힘-변위 관계를 나타낸 도면.15 is a diagram showing the force-displacement relationship of the composite attenuator to which the seismic wave is input of the present invention.

도 16은 본 발명의 지진파가 입력되어 오일감쇠기, 탄소성감쇠기, 복합감쇠기의 변위응답을 나타낸 도면.16 is a view showing the displacement response of the oil attenuator, the elasto-plastic attenuator, the composite attenuator with the seismic wave input of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100:복합감쇠기 110:오일감쇠기100: compound attenuator 110: oil attenuator

120:탄소성감쇠기 130:변위제한장치120: carbonaceous damper 130: displacement limiting device

Claims (5)

건축, 교량 구조물에 설치되어 진동을 줄이기 위한 감쇠기에 있어서,In the attenuator installed in the construction, bridge structure to reduce vibration, 중앙에 위치하면서 중소규모의 지진하중 및 풍하중의 진동을 제어하는 오일감쇠기(110)와, 상기 오일감쇠기(110) 하단면 바닥측에 위치하여 대규모의 지진에 대해서는 큰 항복하중 및 에너지 흡수능력을 가진 탄소성감쇠기(120)와, 상기 오일 감쇠기(110)의 양측에 위치하여 과대한 변위로 오일감쇠기(110)가 손상되는 것을 방지하는 변위제한장치(130)로 결합되어 이루어진 복합감쇠기(100)를 특징으로 하는 구조물의 진동을 감소시키기 위한 복합 감쇠기.The oil attenuator 110, which is located at the center and controls the vibration of small and medium scale seismic loads and wind loads, is located at the bottom side of the bottom surface of the oil attenuator 110, and has a large yield load and energy absorption capacity for a large earthquake. The composite attenuator 100 is coupled to the elastic damper 120 and the displacement limiting device 130 which is located on both sides of the oil damper 110 to prevent the oil attenuator 110 from being damaged by excessive displacement. A composite attenuator for reducing vibration of a structure characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서, 상기 복합감쇠기(100)는 두 종류의 감쇠기가 결합된 것으로 오일감쇠기(110)의 속도의존성과 탄소성감쇠기(120)의 변위의존성을 동시에 가지고 진동에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 구조물의 진동을 감소시키기 위한 복합 감쇠기.The method of claim 1, wherein the composite attenuator 100 is a combination of two types of attenuator to absorb the vibration energy at the same time having the speed dependence of the oil attenuator 110 and the displacement dependency of the carbonaceous attenuator (120) A composite attenuator for reducing vibration of the structure. 제1항에 있어서, 상기 복합감쇠기(100)에 구성된 탄소성감쇠기(120)의 항복경향과 지진에너지 흡수분담률은 복합감쇠기(100)의 설계에 의해 조절되는 것으로, 설계변수의 설정에 따라 대상 구조물에 최적의 복합감쇠기(100)로 설계되어 진동에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 구조물의 진동을 감소시키기 위한 복합 감쇠 기.According to claim 1, Yield tendency and seismic energy absorption share of the elasto-plastic attenuator 120 configured in the composite attenuator 100 is controlled by the design of the composite attenuator 100, the target structure in accordance with the setting of the design variable Designed as an optimal composite attenuator (100) in the composite attenuator for reducing the vibration of the structure, characterized in that to absorb the vibration energy. 제3항에 있어서, 상기 복합감쇠기(100)의 설계변수는 오일감쇠기(110)의 감쇠계수, 오일감쇠기(110)의 최대변위, 탄소성감쇠기(120)의 1차강성, 2차강성, 항복하중이며, 상기 설계변수의 조합으로 응답특성을 가진 복합감쇠기(100)가 설계되고, 저강도-고빈도의 진동원과 고강도-저빈도의 진동원에 대응하는 것을 포함함을 특징으로 하는 구조물의 진동을 감소시키기 위한 복합 감쇠기.According to claim 3, The design variable of the composite attenuator 100 is a damping coefficient of the oil attenuator 110, the maximum displacement of the oil attenuator 110, the primary stiffness, secondary stiffness, yield The composite attenuator 100 having a response, which is a load, has a response characteristic as a combination of the design variables, and includes a structure corresponding to a low intensity-high frequency vibration source and a high intensity-low frequency vibration source. Complex attenuator to reduce vibration. 제1항에 있어서, 상기 복합감쇠기(100)는 각각의 특성이 다른 3개 이상의 탄소성감쇠기(120)와 오일감쇠기(110)의 조합에 의하여 탄소성감쇠기(120)의 변위 의존적인 특성과 오일감쇠기(110)의 속도 의존적인 특성이 조합되어 진동에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 구조물의 진동을 감소시키기 위한 복합 감쇠기.According to claim 1, wherein the composite attenuator 100 is oil and the displacement-dependent characteristics of the carbonaceous damper 120 by a combination of three or more carbonaceous attenuator 120 and the oil attenuator 110, each of which has a different characteristic Composite attenuator for reducing the vibration of the structure, characterized in that the speed-dependent characteristics of the attenuator (110) is combined to absorb the vibration energy.
KR1020070085327A 2007-08-24 2007-08-24 Complex damper to reduce armhole of construction KR100898630B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070085327A KR100898630B1 (en) 2007-08-24 2007-08-24 Complex damper to reduce armhole of construction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070085327A KR100898630B1 (en) 2007-08-24 2007-08-24 Complex damper to reduce armhole of construction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090020763A KR20090020763A (en) 2009-02-27
KR100898630B1 true KR100898630B1 (en) 2009-05-21

Family

ID=40687997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070085327A KR100898630B1 (en) 2007-08-24 2007-08-24 Complex damper to reduce armhole of construction

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100898630B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101199684B1 (en) * 2010-07-13 2012-11-08 대림산업 주식회사 Composite Damper of Viscous Damper and Slit Damper
KR101209959B1 (en) 2012-08-10 2012-12-07 대림산업 주식회사 Composite Damper of Viscous Damper and Slit Damper
KR101210175B1 (en) 2012-08-10 2012-12-07 대림산업 주식회사 Composite Damper of Viscous Damper and Slit Damper

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05340132A (en) * 1992-06-08 1993-12-21 Taisei Corp Vibration controller for structure
JPH08239805A (en) * 1995-03-06 1996-09-17 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd Damping device for vertical vibration
KR20030083911A (en) * 2002-04-23 2003-11-01 한국과학기술원 Vibration Reduction Device for Bridges
KR100430645B1 (en) 2001-12-13 2004-05-10 유니슨 주식회사 Two Step Shock Absorber for Unseating Prevention

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05340132A (en) * 1992-06-08 1993-12-21 Taisei Corp Vibration controller for structure
JPH08239805A (en) * 1995-03-06 1996-09-17 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd Damping device for vertical vibration
KR100430645B1 (en) 2001-12-13 2004-05-10 유니슨 주식회사 Two Step Shock Absorber for Unseating Prevention
KR20030083911A (en) * 2002-04-23 2003-11-01 한국과학기술원 Vibration Reduction Device for Bridges

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101199684B1 (en) * 2010-07-13 2012-11-08 대림산업 주식회사 Composite Damper of Viscous Damper and Slit Damper
KR101209959B1 (en) 2012-08-10 2012-12-07 대림산업 주식회사 Composite Damper of Viscous Damper and Slit Damper
KR101210175B1 (en) 2012-08-10 2012-12-07 대림산업 주식회사 Composite Damper of Viscous Damper and Slit Damper

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090020763A (en) 2009-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Balaji et al. Applications of nonlinearity in passive vibration control: a review
Elias et al. Effectiveness of distributed tuned mass dampers for multi-mode control of chimney under earthquakes
Iemura et al. Passive and semi‐active seismic response control of a cable‐stayed bridge
Kurata et al. Actual seismic response controlled building with semi‐active damper system
Ruangrassamee et al. Control of nonlinear bridge response with pounding effect by variable dampers
KR101379591B1 (en) Fork configuration dampers and method of using same
Madhekar et al. Variable dampers for earthquake protection of benchmark highway bridges
KR100898630B1 (en) Complex damper to reduce armhole of construction
Kookalani et al. Effect of Fluid Viscous Damper parameters on the seismic performance
Xu et al. Semi‐active and passive control of the phase I linear base‐isolated benchmark building model
Mathew et al. Seismic response control of a building by negative stiffness devices
CA3045493A1 (en) A viscoelastic bracing damper
Delis et al. Energy dissipation devices in bridges using hydraulic dampers
Kumar et al. Response of piping system with semi-active variable stiffness damper under tri-directional seismic excitation
KR100994175B1 (en) Hybrid isolator
Go et al. A linearization model for the displacement dependent semi-active hydraulic damper
Wu et al. Research on the aseismic behavior of long-span cable-stayed bridge with damping effect
Ruangrassamee et al. Seismic response control of a benchmark cable-stayed bridge by variable dampers
Tian et al. Seismic performance of curved viaducts with shock absorber devices of different stiffness in great earthquakes
Kim et al. Development of new steel damper for seismic retrofit of existing structures
Scheaua SEISMIC PROTECTION OF STRUCTURES USING HYDRAULIC DAMPER DEVICES.
Ruangrassamee et al. Seismic response control of a cable-stayed bridge by variable dampers
Fujita et al. Development of high damping rubber damper for vibration attenuation of high-rise building
Agrawal et al. Control of seismically excited cable-stayed bridge using a resetting semi-active stiffness damper
Soneji et al. Seismic control of cable-stayed bridge using semi-active hybrid system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
R401 Registration of restoration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140507

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151105

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160512

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170418

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180510

Year of fee payment: 10