KR19990046760A - 교량의플러터를억제하기위한공기역학적수동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는, 교량의 내부에 장착되어 교량에 발생하는 플러터(flutter) 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 공기역학적 수동 제어장치로서, 장치 전체로서 소정 질량을 가지며, 소정 강성의 스프링을 구비하여, 교량 상판의 변위에 대하여 일정한 위상차를 가지고 움직일 수 있도록 구성된 수동 제어장치가 제공된다.

구체적으로 본 발명에서는, 교량의 상부구조 내부에 장착되어 바람에 의하여 발생하는 교량의 플러터 현상을 제어하기 위한 제어장치로서, 교량 단면 방향으로 위치한 수평판과, 상기 수평판의 양단부에 수직하게 장착된 수직판으로 구성된 플러터 제어판; 상기 제어판의 수평판에 장착된 소정 질량의 질량체; 상기 수평판을 힌지로 지지하여 상기 제어판을 회전 가능하다 지지하는 지지대; 및 상기 제어판이 교량 상부구조의 진동에 대하여 일정한 위상차를 가지고 움직이도록 소정의 강성을 가지며 상기 수평판과 교량 상부구조 내부 사이에 장착되는 스프링 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 교량 플러터의 수동 제어장치가 제공된다.

Description

교량의 플러터를 억제하기 위한 공기역학적 수동 제어장치{A Passive Aerodynamics Control Apparatus for Bridge Flutter}

본 발명은, 교량에 발생하는 플러터(flutter) 현상을 효과적으로 제어할 수 있는 공기역학적 수동 제어장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 교량의 내부에 장착되어 교량에 발생하는 플러터(flutter) 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 공기역학적 수동 제어장치로서, 장치 전체로서 소정 질량을 가지며, 소정 강성의 스프링을 구비하여, 교량 상판의 변위에 대하여 일정한 위상차를 가지고 움직일 수 있도록 구성된 제어장치에 관한 것이다.

최근 들어 건설기술의 발달로 장대 교량의 경간은 점차 증가하는 경향을 보이고 있고, 교량 거더의 단면비 또한 작아지고 있다. 근래에 이러한 경향들은 장대 교량의 풍하중 문제를 더욱 부각시키게 되었다.

일반적으로 풍하중에 의하여 교량에 발생하는 문제는 크게 세가지로 구분할 수 있다. 첫째는, 항력, 양력, 피칭 모멘트 등에 의하여 교량에 가해지는 정적인 힘이고, 둘째는, 버페팅(buffeting)이나 와류 진동과 같은 일정 진폭을 가진 진동에 의하여 교량에 발행하는 피로나 사용성의 문제이며, 셋째는, 구조물의 진동과 바람과의 상호 작용에 의하여 발생하는 동적 불안정 상태인 플러터(flutter) 현상이다.

풍하중에 의하여 교량에 발생하는 플러터 현상을 제어하는 기본적인 개념은, 해당 교량이 가지는 플러터 발생 풍속을 증가시키는 것이다. 여기서 "플러터 발생 풍속"이라 함은, 해당 교량에 대하여 플러터 현상을 일으키게 되는 풍속을 의미하는 것이다.

교량에 가해지는 바람이 그 교량의 플러터 발생 풍속에 이르게 되면, 교량 구조물의 진동에 의한 변위가 발산하게 되는데, 만일 교량의 변위가 변위허용치를 초과하게 되면 교량이 파괴된다.

플러터 현상을 제어하는 기본적인 개념은 이 플러터 발생 풍속을 실제 교량에 가해질 수 있는 풍속 보다 크게 되도록 하는 것이다. 교량의 플러터 풍속이 클 경우, 플러터 발생 풍속 이하의 바람이 교량에 가해지더라도 교량은 플러터 현상에 대하여 안전하게 된다. 따라서 교량의 플러터 발생 풍속이 증가되는 것은 그만큼 플러터 현상에 대한 교량의 안전도가 커진다는 것을 의미하며, 반대로 교량의 플러터 발생 풍속이 작다는 것은 플러터 현상에 대한 교량의 안전도가 저하된다는 것을 의미한다.

종래에는 교량의 단면을 유선형으로 만들거나 교량의 단면 외부에 부가물을 부착하여 교량 주위에 흐르는 기류를 변화시키므로써 교량에 플러터 현상이 발생하는 것을 억제하려는 공기역학적 제어방법이 시도되었다. 그러나 지간의 길이가 매우 긴 초 장대 교량의 경우에는, 이러한 종래의 방법만으로는 플러터 현상의 발생을 충분히 억제하기 어렵다는 문제점으로 인하여 실용적이지 못하였다.

또다른 종래 기술로서, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 교량의 외부에 강선을 설치하여, 바람에 의하여 교량이 움직일 때, 외부 강선에 의하여 교량의 강성을 변화시켜 교량의 변위에 능동적으로 대응하므로써 플러터 현상을 억제하는 능동 강선 제어방법이 제안되었다. 이와 유사하게 외부의 에너지원에 의하여 에너지를 공급받아 능동적으로 작용하는 질량 감쇠 장치를 교량에 설치하고, 바람에 의하여 교량에 변위가 발생할 때 질량 감쇠 장치에 의하여 교량의 강성을 능동적으로 변화시켜 플러터 현상을 억제하는 능동 질량 감쇠장치 제어방법이 제안되었다.

그러나 이러한 능동 강선 제어방법, 능동 질량 감쇠장치 제어방법의 경우, 제어를 위한 에너지를 외부로부터 공급받아야 하며, 경우에 따라서는 바람에 의한 교량의 변위를 정밀 센서 등을 이용하여 측정해야 하므로 장대 교량과 같은 거대 구조물에는 사용하기 어려운 점이 있었다.

한편, 공기역학적 제어방법으로서, 1996년에 발표된 티. 쿠사카베(T. Kusakabe)의 "전단 변형 효과를 고려한 현수교의 비틈 자유 진동" 이라는 제목의 논문에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 교량 단면(20)의 외부에 소정 높이의 판(21)을 설치하고, 이를 센서와 모터로 제어하여 플러터 형상의 발생을 억제는 기술이 제안되어 있다. 쿠사카베가 제안한 기술에서 풍하중이 가해지는 경우의 교량 거동은 도 4에 도시된 바와 같이 일어나게 되는데, 교량 외부의 판(21)은, 교량 단면의 변위와 일정한 위상차를 가지고 움직이게 된다. 도 4에서 실선으로 도시된 것은 자연적인 바람의 흐름을 나타내며, 점선으로 도시된 것은 판(21)에 의하여 제어된 상태의 바람 흐름을 나타낸다. 쿠사카베의 제안이 의하면, 교량 단면(20)과 판(21)의 거동 위상차가 도 5에 도시된 바와 같은 형태로 일어나게 되면 플러터 현상의 효율적인 제어가 가능하게 된다. 본 발명은, 바람에 의하여 발생하는 교량 단면의 변위(진동)와의 위상차를 이용하여 교량의 플러터 현상을 제어할 수 있다는 개념에서 출발하여 개발된 것이다.

본 발명은 종래의 기술에 해결하지 못하였던 단점들을 극복할 수 있는 제어장치를 제공하는 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명은, 바람에 의하여 장대 교량 등과 같은 구조물에 발생하는 플러터 현상을 공기역학적으로 효율성 있게 억제할 수 있는 수동 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 외부로부터의 에너지 공급 없이도 플러터 현상을 제어할 수 있는 수동 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 교량의 상부구조 내부에 장착되어 바람에 의하여 발생하는 교량의 플러터 현상을 제어하기 위한 제어장치로서, 교량 단면 방향으로 위치한 수평판과, 상기 수평판의 양단부에 수직하게 장착된 수직판으로 구성된 플러터 제어판; 상기 제어판의 수평판에 장착된 소정 질량의 질량체; 상기 수평판을 힌지로 지지하여 상기 제어판을 회전 가능하도록 지지하는 지지대; 및 상기 제어판이 교량 상부구조의 진동에 대하여 일정한 위상차를 가지고 움직이도록 소정의 강성을 가지며 상기 수평판과 교량 상부구조 내부 사이에 장착되는 스프링 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 교량 플러터의 수동 제어장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는, 상기 질량체가 상기 수평판의 양단에 장착되어 있는 제어장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는, 상기 교량 상부구조의 진동과 제어판의 진동의 위상차는 90。내지 270。 범위내인 제어장치가 제공된다.

그 뿐만 아니라, 본 발명에서는, 상기 제어판의 변위가 일정범위를 벗어날 때 제어판에 의하여 발생하는 충격을 흡수하기 위하여 교량 상부구조의 상부면 및 바닥면에 장착되는 범퍼를 더 구비하는 제어장치가 제공된다.

참고로, 본 발명에 있어서, "수동(passive)"의 의미는 앞서 살펴본 강선 등을 이용한 "능동(active)" 제어와 상대되는 개념을 가진 것으로서, 능동 제어와는 달리 외부로부터 제어를 위한 에너지를 공급받지 아니한다는 의미로 사용된 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들과 성질 및 장점들은 후술하는 여러 실시예들의 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 드러날 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 플러터 현상의 제어 모델 개념도이고,

도 2는 종래기술에 의한 플러터 현상의 제어 모델 개념도이고,

도 3은 티. 쿠사카베가 제안한 제어 방법의 제어모델 개념도이고,

도 4는 티. 쿠사카베가 제안한 제어모델의 거동에 대한 개념도이고,

도 5는 플러터 제어에 효과적인 위상차를 보이는 패턴에 대한 그래프도이고,

도 6은 본 발명에 따른 제어장치가 교량 단면에 설치된 형상을 도시한 개략도이고,

도 7은 본 발명에 따른 제어장치의 작동상태를 도시한 개략도이고,

도 8은 본 발명에 따른 제어장치를 모델링한 자유물체도이고,

도 9는 플러터 현상의 제어에 효과가 있는 위상차 범위를 도시한 그래프도이고,

도 10은 교량에 있어서 풍하중에 대한 시간에 따른 비틈 응답을 도시한 그래프이고,

도 11은 교량에 있어서 풍하중에 대한 시간에 따른 수직 응답을 도시한 그래프도이고,

도 12는 풍속별 비틈 변위의 최대값을 도시한 그래프도이고,

도 13은 수치해석에 사용된 현수교 모델의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 교량 단면 2 : 제어판

3 : 수평판 4 : 수직판

5 : 질량체 6 : 지지대

7 : 힌지 8 : 스프링 부재

9 : 범퍼 100 : 제어장치

1996년에 발표된 티. 쿠사카베(T. Kusakabe)의 "전단 변형 효과를 고려한 현수교의 비틈 자유 진동"이라는 제목의 논문에 의하면, 교량 단면의 진동 변위를 효과적으로 제어하기 위하여서는 도 9에서와 같이, 교량 단면의 진동 변위와 90。 내지 270。의 위상차를 가지도록 해야 하는 것으로 알려져 있다.

본 발명은, 바람에 의하여 발생하는 교량 단면의 진동 변위에 대하여 90。 내지 270。의 위상차를 가지는 제어장치를 교량에 장착하여 교량 단면의 진동 변위를 상쇄시키므로써 플러터 현상의 발생을 억제·제어하고 플러터 발생 풍속을 증가시키는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 이용하여 본 발명의 구성을 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 제어장치의 실시예가 교량의 단면(1) 내부에 설치된 형상을 도시한 것이다.

본 발명에 따른 제어장치(100)에는 플러터 제어판(2)이 구비되어 있다. 플러터 제어판(2)은, 교량의 단면(1) 방향으로 수평하게 놓여지는 수평판(3)과, 수평판(3)의 양단부에는 수직하게 수직판(4)이 각각 구비된다.

제어장치(100)가 전체적으로 소정의 질량을 가질 수 있도록, 질량체(5)가 제어판(2)에 장착된다. 본 실시예에서 질량체(5)는 수평판(3)의 단부에 각각 장착되어 있다. 그러나, 질량체(5)의 장착위치는 수평판(3)의 단부로 한정되지 아니하며, 필요에 따라 제어판(2)의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 경우에 따라서는 제어판(2) 자체를 무거운 질량의 재료로 구성하는 것도 가능하다. 질량체(5)의 질량 및 전체 제어장치의 질량을 결정하는 방법은 후술한다.

제어판(2)은 지지대(6)에 의하여 회전 가능하도록 지지된다. 도 6에 도시된 본 실시예에서, 지지대(6)는 교량 단면(1)의 바닥면에 놓여지고, 제어판(2)의 중앙에서 힌지(7)에 의하여 제어판(2)을 회전 가능하게 지지하고 있다.

제어판(2)과 교량 단면(1) 사이에는 스프링 부재(8)가 장착된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 스프링 부재(8)는 제어판(2)의 하부와 교량 단면(1)사이에 연결되어 장착되어 있다. 상기 스프링 부재(8)는, 교량 단면이 바람에 의하여 진동할 때, 제어판(2)이 교량의 진동에 대하여 일정한 위상차를 가지고 움직일 수 있도록 하는 소정 강성을 가진다. 상기 스프링 부재(8)의 강성을 결정하는 방법에 대하여서는 후술한다.

본 발명의 제어장치가 장착되는 교량 단면(1)의 내부 상면 및 하면에는 범퍼(9)가 장착된다. 범퍼(9)는 제어판(2)의 변위가 일정범위를 벗어나는 경우, 제어판(2)에 의하여 발생하는 충격을 흡수한다.

교량 단면(1)의 바닥면에는 상기 수직판(4) 이 위치하는 곳에 슬릿(10)이 형성된다. 상기 슬릿(10)은 제어판(2)이 힌지(7)를 중심으로 좌우 진동할 때 수직판(4)이 자유롭게 이동할 수 있는 공간을 확보하기 위한 것이다.

다음으로는 본 발명에 따른 제어장치에 있어서, 제어장치의 질량, 스프링의 강성 등 필요한 물성치의 결정방법 및 이들 물성치의 관계에 대하여 설명한다.

장대 교량과 같은 구조물은 선형 구조물로 단순화하여 구조해석을 할 수 있다. 교량 단면과 그에 장착된 제어장치의 자유물체도는 도 7과 같이 나타낼 수 있다. 도 8에서 k₁, c₁, m₁, x₁는 각각 교량 단면을 단순화한 교량 단면 질량체(11)의 탄성계수, 감쇠계수, 질량, 변위를 나타내며, k₂, c₂, m₂, x₂는 각각 제어장치를 단순화한 제어장치 질량체(12)의 탄성계수, 감쇠계수, 질량, 변위를 나타낸다.

도 8로부터 운동방정식을 구하면 다음의 수학식1과 같다.

여기서, f(t)=F_oe^iwt, 조화력이고,

x_j(t)=X_je^{iwt ,}정상상태의 반응(j=1,2) 이며,

ω는 진동수를 나타낸다.

x_j및 그 미분치들을 수학식1에 대입하면 다음의 수학식2와 같아진다.

상기한 수학식2에서의 각각의 변수는 다음의 수학식3과 같다.

구하고자 하는 x₁과 x₂의 위상차는 다음의 수학식4와 같이 구해진다.

한편, ω를 ω₁(교량단면의 고유진동수)이라 하고, 교량단면의 고유진동수와 제어장치의 고유진동수(ω₂)의 비를 f라 하면, 상기 수학식4는 다음의 수학식5와 같이 된다. 여기서 ζ₂는 제어장치의 감쇠비이며, f는 ω₂/ω₁이다.

수학식5에서 좌변은 교량 단면과 제어장치의 위상차로서, 이 위상차를 90。 내지 270。 범위에 있도록 하는 f와 ζ₂를 구하게 된다.

f는 교량 단면의 고유진동수와 제어장치의 고유진동수의 비로서, 고유진동수는 질량과 강성의 함수이다. 따라서, 본 발명에 따른 제어장치에서의 스프링 부재(8)의 강성, 제어판(2)의 질량 또는 제어판(2)에 장착된 질량체(5)의 질량 등은 교량의 단면 특성과 물성치에 따라 정하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 제어장치에서는, 설치하고자 하는 교량 단면의 질량, 질량 관성 모멘트, 고유진동수, 감쇠비 등의 물성치를 이용하여 상기 수학식1 내지 수학식5에 따라 제어장치가 가져야할 총질량, 제어판의 질량 관성 모멘트, 고유진동수, 감쇠비, 스프링 부재의 강성 등의 물성치를 결정한다. 결정된 물성치에 따라 앞서 설명한 구조의 제어장치를 구성하여 해당 교량 단면내에 장착한다.

한편, 본 발명의 제어장치에 있어서는, 종래의 장치와 달리, 상기 질량체가 필수적인 것은 아니며, 존재하지 아니하여도 무방하다. 또한 종래의 장치와는 달리 본 발명의 제어장치에서는 제어판의 질량이 작아도 충분한 플러터 제어효과를 발휘할 수 있게 된다.

풍하중에 의하여 교량 단면에 수직 및 비틈 진동이 발생하게 되면, 단면 내부에 있는 제어장치(100)가, 도 7에 도시된 바와 같이, 진동하게 되는데, 본 발명에 의한 제어장치는, 앞서 설명한 수학식1 내지 수학식5의 관계에 의하여 교량 단면의 진동 변위와 제어장치의 변위가 바람직한 범위인 90。 내지 270。에 있게 되므로, 제어장치의 진동에 의하여 교량 단면의 수직 및 비틈(torsional) 진동이 상쇄되어 교량에 발행하는 플러터 현상이 효과적으로 억제된다.

다음에서는 본 발명에 따른 제어장치의 실험예 및 수치해석예에 대하여 설명한다. 이하에서 설명하는 실험예 및 수치해석예는 본 발명에 따른 제어장치의 효과를 검증하기 위한 것으로서, 본 발명의 제어장치는 이에 한정되지 아니한다.

실험예

1. 실험 모형의 제원

교량 단면의 폭 500mm

교량 단면의 높이 50mm

제어판의 폭 280mm

교량의 교축방향의 길이 860mm

2. 모형의 기타 물성치 제원

교량 단면의 질량 : 7.033kg

교량 단면의 질량 관성 모멘트 : 0.151 kg m²

교량 단면의 수직(vertical) 고유진동수 : 1.67Hz

교량 단면의 비틈(torsional) 고유진동수 : 2.13Hz

교량 단면의 수직 감쇠비 : 0.33%

교량 단면의 비틈 감쇠비 : 0.30%

제어장치의 질량 : 0.544kg

제어장치의 질량 관성 모멘트 : 0.00683 kg m²

제어장치의 비틈 고유진동수 : 1.8Hz

비틈방향의 질량비 : 4.5%

3. 실험조건

풍하중의 패턴 : 등류와 난류

목표 풍향 각도 : +3。, 0。, -3。

제어 조건 : (1) 본 발명에 따른 제어장치가 설치되지 않은 경우

(2) 본 발명에 따른 제어장치가 설치된 경우

4. 측정

진동시 교량에 발생하는 비 정상 공기력을 측정하기 위하여 단면의 상하부에 총 36개의 압력공을 설치하고 외부에서 강제적으로 진동시키면서 압력을 측정하는 강제 진동법을 사용하였다. 단면에 작용하는 각 풍속별 비 정상 공기력은 측정된 압력을 적분한 후 처리하여 구성하고, 이를 이용하여 플러터 계수를 구하였다. 풍압 데이터로부터 플러터 계수를 구하는 것은 공지의 계산 방법을 사용하였다.

5. 측정 결과

본 발명에 따른 제어장치가 장착된 경우와 장착되지 않은 경우에 대하여 각각 시간에 대한 수직 및 비틈 응답을 조사하였다. 도 10은 시간에 대한 비틈 응답을 그래프로 도시한 것으로서 수평축은 시간을 나타내며 수직축은 각도를 나타내는데, 좌측의 그래프는 제어장치가 구비되지 않은 경우이며, 우측의 그래프는 본 발명에 따른 제어장치가 구비된 경우이다. 도 11은 시간에 대한 수직 응답을 그래프로 도시한 것으로서 수평축은 시간을 나타내며 수직축은 수직 변위를 나타내는데, 좌측의 그래프는 제어장치가 구비되지 않은 경우이며, 우측의 그래프는 본 발명에 따른 제어장치가 구비된 경우이다.

도 10 및 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 제어장치가 장착되는 경우, 풍하중에 의하여 교량에 발행하는 수직 변위 및 비틈 변위를 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

도 12는 풍속별 비틈 변위의 최대값을 그래프로 도시한 것이다. 가로축은 감소된 속도를 나타내며 세로축은 회전각도를 나타낸다. 실선은 제어장치를 장착하지 않은 경우이며, 점선은 제어장치를 장착한 경우이다. 도시된 그래프로부터 알 수 있듯이 본 발명의 제어장치를 장착하는 경우 플러터 풍속이 약 43%나 증가하였으며, 본 발명의 제어장치가 플러터 현상을 제어하는데 효과적이라는 것이 밝혀졌다.

수치해석예

본 발명에 따른 제어장치의 효과를 수치해석을 통하여 검증하였다.

수치해석에는 가상의 현수교가 사용되었는데, 현수교의 지간 3000m 의 가상 현수교이며, 교량 상판의 폭은 30m이다. 해석 모델의 구체적인 형상과 제원은 도 13과 같다. 해석에 사용된 특성은 하기의 표1과 같으며, 1,2,3번째 수직모드와 1,2번째 비틈 모드를 사용하였다. 감쇠비는 모두 0.5%를 사용하였다.

모드 번호	수직	비틂
	진동수(Hz)	질량관성모멘트(kgm2)	진동수(Hz)	질량관성모멘트(kgm2)
1	0.06499	9x108	0.09968	1.5x108
2	0.08320	상동	0.19936	상동
3	0.12426	상동	0.29907	상동

해석은 공지의 해석 방법을 이용하여 수행하였으며, 상기의 실험예에서 측정한 공기력을 이용하여 다 자유도계 플러터 해석을 수행하였다.

해석 결과 제어장치를 구비하지 않은 경우에 플러터 풍속은 24.5 m/s 였으나, 전체 지간의 60% 되는 위치에 본 발명의 제어장치를 구비한 경우에는 플러터 풍속이 37.0m/s가 되어 플러터 풍속이 약 51% 정도 증가됨을 확인하였다.

본 발명에 따른 제어장치에 의하면, 장대 교량과 같은 구조물에 풍하중이 가해질 때, 풍하중에 의하여 발생하는 교량의 비틈 진동과 변위, 그리고 교량의 수직 진동과 변위를 효과적으로 줄일 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 제어장치에 의하면, 교량에 발생하는 플러터 현상을 효과적으로 제어할 수 있으며, 교량에서 플러터 현상을 일으키게 되는 플러터 풍속을 증가시켜 구조물의 설계상의 안정성을 도모할 수 있게 된다.

종래의 능동적 제어방법에서는 플러터 현상의 제어를 위하여 외부로부터 제어를 위한 에너지를 공급받아야 하나, 본 발명에 따른 제어장치는 수동형으로서 외부로부터의 에너지 공급 없이도 플러터 현상의 제어가 가능하다.

특히, 본 발명에 따른 제어장치는 지간이 긴 초 장대 교량에도 적용이 가능하며, 플러터 현상을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

또한 전술한 특정한 실시예들의 설명은 본 발명의 일반적인 성질을 개시하고 있으므로 본 발명의 개념으로부터 이탈하지 않고 제3자가 종래의 지식을 가하여 상기 특정한 실시예들을 다양한 적용을 위해 용이하게 변형하고 그리고/또는 개조할 수 있으며, 따라서 이러한 개조와 변형은 본 명세서에 개시된 실시예들의 균등물을 의미하고 그 범위 내에 있는 것으로 해석되고 이해되어야 한다. 또한 본 명세서에 사용된 어법과 용어는 설명의 목적을 위한 것일 뿐 한정의 목적을 위한 것이 아님을 이해하여야 한다.

Claims (6)

1. 교량의 상부구조 내부에 장착되어 바람에 의하여 발생하는 교량의 플러터 현상을 제어하기 위한 제어장치로서,

   교량 단면 방향으로 위치한 수평판과, 상기 수평판의 양단부에 수직하게 장착된 수직판으로 구성된 플러터 제어판;

   상기 수평판을 힌지로 지지하여 상기 제어판을 회전 가능하도록 지지하는 지지대; 및

   상기 제어판이 교량 상부구조의 진동에 대하여 일정한 위상차를 가지고 움직이도록 소정의 강성을 가지며 상기 수평판과 교량 상부구조 내부 사이에 장착되는 스프링 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 교량 플러터의 수동 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상기 제어판의 수평판의 양단에는 소정 질량의 질량체가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 교량 상부구조의 진동과 제어판의 진동의 위상차는 90。내지 270。 범위내인 것을 특징으로 하는 제어장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어판의 변위가 소정 범위를 벗어날 때 제어판에 의하여 발생하는 충격을 흡수하기 위하여 교량 상부구조의 상부면 및 바닥면에 장착되는 범퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어판의 진동시 수직판이 움직일 수 있도록, 교량 단면의 바닥면에는 수직판의 위치한 곳에 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 제어장치의 총질량, 제어장치의 관성모멘트 및 상기 스프링부재의 강성은, 교량 단면의 질량, 교량 단면의 질량 관성 모멘트, 교량 단면의 고유진동수, 교량 단면의 감쇠비에 기초하여 하기의 수학식5에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 제어장치.

   (수학식5)

   (여기서, 좌변은 교량 단면과 제어장치의 위상차로서, 90。내지270。 범위의 값이며, f는 교량 단면의 고유진동수와 제어장치의 고유진동수의 비이고, ζ₂는 제어장치의 감쇠비이다.)