KR20110039106A - Method for reducing vibration of slender structure and apparatus adopting the method - Google Patents

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KR20110039106A
KR20110039106A KR1020090096391A KR20090096391A KR20110039106A KR 20110039106 A KR20110039106 A KR 20110039106A KR 1020090096391 A KR1020090096391 A KR 1020090096391A KR 20090096391 A KR20090096391 A KR 20090096391A KR 20110039106 A KR20110039106 A KR 20110039106A
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elongated structure
rigid body
vibration
elongated
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황재승
이충남
김광용
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전남대학교산학협력단
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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems

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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for reducing vibration of a slender structure are provided to absorb the vibration in a slender structure through a collision between a steel body and a wall body. CONSTITUTION: An apparatus for reducing vibration of a slender structure comprises a steel body(22), a vessel(21), and a shock absorbing member. The vessel is installed in a slender structure(10) and accepts the steel body. The vessel has a wall body(23) for restricting the moving area of the steel body, and multiple spaces. The shock absorbing member is made of a rubber material and is formed between the steel body and the wall body.

Description

세장 구조물의 진동 저감 방법 및 장치{method for reducing vibration of Slender Structure and Apparatus adopting the method}Method for reducing vibration of Slender Structure and Apparatus adopting the method

세장 구조물의 진동 감쇄 방법 및 이를 적용하는 장치에 관련하는 것으로, 상세히는 충격 댐퍼를 이용한 진동 감쇄 방법 및 장치에 관련하여 기술된다.The present invention relates to a vibration damping method of an elongated structure and a device using the same, and in detail, to a vibration damping method and apparatus using an impact damper.

본 발명은 한국건설교통기술평가원 및 목포대학교 산학협력단의 신기술 연구 개발 지원 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호: 05지역특성B05-01, 과제명: 케이블 교량과 유연구조물의 내풍사용성 및 제진 기술개발]The present invention is derived from a study conducted as a part of the new technology R & D support project of Korea Institute of Construction and Transportation Technology Evaluation Institute and Mokpo National University Industry-Academic Cooperation Group. [Task management number: 05 region characteristics B05-01, task name: cable bridge and flexible structure Wind resistance and vibration damping technology development]

세장 구조물은 지진, 풍하중 등의 수평 하중에 의해 진동하게 된다. 이러한 진동은 세장 구조물의 안정성 및 수명의 위해요소이다. 이러한 세장 구조물의 에너지를 소산(消散)하기 위한 다양한 여러가지 종류의 진동 제어장치와 제어 알고리즘에 대한 연구가 이루어 지고 있는데, 여기에는 세장 구조물의 특성, 경제성 등이 고려된다.The elongated structure is vibrated by horizontal loads such as earthquakes and wind loads. Such vibration is a hazard of stability and longevity of the elongated structure. Various types of vibration control devices and control algorithms for dissipating the energy of the elongated structure have been studied, and the characteristics and economics of the elongated structure are considered.

이러한 세장 구조물에서의 수평하중에 의한 진동을 제어에 관한 다각적인 연구와 노력은 실제로 적용 가능한 제진, 방진 기구의 개발로 이어져 완성된 세장 구조물에서 진동 감소에 큰 제진, 방진 효과를 얻었다. 여기에는 능동, 수동, 반능동 댐퍼가 응되는데, 이는 세장 구조물의 감쇠비의 증가로 인하여 제작, 설치 및 시공이 다소 복잡한 장치가 요구된다.Multifaceted studies and efforts on the control of vibration caused by horizontal loads in elongated structures have led to the development of vibration suppression and vibration isolation mechanisms that can be applied in practice. Active, passive, and semi-active dampers are responded to this, which requires a rather complicated device to manufacture, install, and construct due to the increased damping ratio of the elongated structure.

다양한 실시 예들에 따르면, 구조가 간단하고 제작 및 설치가 용이한 세장 구조물의 진동 저감 방법 및 이를 적용하는 장치가 제시된다.According to various embodiments, a method of reducing vibration of an elongated structure having a simple structure and easy to manufacture and install and an apparatus using the same are provided.

실시 예에 세장 구조물의 진동 저감 방법은, 세장 구조물의 일부 영역에, 벽체를 가지는 공간을 마련하고, 상기 공간 내에 상기 세장 구조물의 진동에 의해 자유 운동하여 벽체에 충돌하는 강체를 마련하여, 상기 세장 구조물의 진동을 상기 강체와 벽체 간의 충돌에 의해 흡수하도록 한다.In the embodiment, the vibration reduction method for an elongated structure includes a space having a wall in a portion of the elongated structure, and provides a rigid body that freely collides with the wall by vibrating the elongated structure in the space, thereby providing the rigid body. The vibration of the structure is absorbed by the collision between the rigid body and the wall.

다른 실시 예에 따른 진동 저감 방법에 따르면, 상기 강체와 벽체 간의 충돌시의 강체와 벽체 사이에서의 탄성 변형에 의한 에너지 흡수를 유도한다.According to a vibration reduction method according to another embodiment, energy absorption is induced by elastic deformation between the rigid body and the wall during the collision between the rigid body and the wall.

또 다른 실시 예에 따르면, 상기 공간을 하나의 축 둘레에 다수 배치하고 각 공간에 상기 질량체를 각각 마련하여 다수의 강체와 벽체에 의한 진동 흡수를 유도한다.According to another embodiment, a plurality of the space is arranged around one axis and the mass is provided in each space to induce vibration absorption by a plurality of rigid bodies and walls.

또 다른 실시 예에 따르면, 상기와 같은 하나의 강체 또는 복수의 강체에 의한 진동흡수를 상기 세장 구조물의 길이 방향으로 배치되는 복수의 영역에서 각각수행한다.According to another embodiment, the vibration absorption by one rigid body or a plurality of rigid bodies as described above is performed in each of a plurality of regions arranged in the longitudinal direction of the elongated structure.

실시 예에 따른 진동 저감 장치는, Vibration reduction device according to an embodiment,

강체;Rigid body;

상기 강체가 수용되는 것으로, 강체가 구름 운동하는 바닥부분과 강체의 운동영역을 제한하는 벽체를 갖는 용기;를 구비한다.And a container having a bottom portion in which the rigid body is rolled and a wall restricting an area of motion of the rigid body.

실시 예에 따른 세장 구조물은,Elongated structure according to the embodiment,

세장 본체와;An elongated body;

상기 세장 본체의 일부 영역에 마련되는 진동 저감 장치;를 구비하며,And a vibration reduction device provided in a portion of the elongated body,

상기 진동 저감 장치:는The vibration reduction device:

강체;Rigid body;

상기 강체가 수용되는 것으로, 강체가 구름 운동하는 바닥부분과 강체의 운동영역을 제한하는 벽체를 갖는 용기; 구비하는 구조를 가진다.A container in which the rigid body is accommodated, the container having a bottom portion in which the rigid body rolls and a wall restricting a movement area of the rigid body; It has a structure to be provided.

다른 실시예에 따른 세장 구조물은, 세장 본체의 길이 방향으로 상호 이격 설치되는 다수의 진동 저감 장치를 포함한다.An elongated structure according to another embodiment includes a plurality of vibration reducing devices spaced apart from each other in the longitudinal direction of the elongated body.

진동 저감 장치와 세장 구조물의 다른 실시 예들에 따르면,According to other embodiments of the vibration reduction device and the elongated structure,

상기 용기는 하나의 축 둘레로 배치되는 복수의 공간을 포함하며, 각 공간에 상기 강체가 각각 마련된다.The container includes a plurality of spaces arranged around one axis, and the rigid bodies are respectively provided in each space.

진동 저감 장치와 세장 구조물의 다른 실시 예에 따르면,According to another embodiment of the vibration reduction device and the elongated structure,

상기 강체의 표면과 상기 용기의 벽체 중의 적어도 어느 일측에 탄성변형에 의한 충격 흡수층이 형성된다.An impact absorbing layer due to elastic deformation is formed on at least one side of the surface of the rigid body and the wall of the container.

실시 예에 따른 세장 구조물의 진동 저감 방법 및 장치 등은 임팩트 댐핑 효과(Impact damping effect)를 응용한다. 즉, 세장 구조물의 진동에 의해 같이 진동하는 용기 내에 관성 및 마찰력 등에 의해 운동하는 강체 마련하여 강체와 용기의 벽체 간의 충돌 및 이에 따른 에너지 소산을 이용한다.Vibration reduction method and apparatus for an elongated structure according to the embodiment applies the impact damping effect (impact damping effect). That is, a rigid body that is moved by inertia, frictional force, etc. in the container vibrating together by the vibration of the elongated structure is used to utilize the collision between the rigid body and the wall of the container and thus energy dissipation.

진동 저감 장치로서의 임팩트 댐퍼(20, Impact damper)는, 도 1에 도시된 바 와 같이 세장 구조물의 본체(10) 일부 영역 또는 일측에 위치하는 용기(21)와, 용기(21) 내에 배치되는 강체(22)를 구비한다. 강체(22)는 기본적으로 세장 구조물의 본체(10)의 움직임에 대항하여 운동하면서 용기(21)의 벽체(23)에 충돌하는 질량체이다. 강체(22)는 세장 구조물 본체(10) 내부 또는 외부의 일부 영역에 부가적으로 설치된 용기(21) 내에 수용되며, 용기(21)의 벽체(23)와 강체 사이에는 강체(22)의 움직임을 허용하는 양측의 이격거리 또는 작동 거리(working distance, d)가 있다. 강체(22)는 세장 구조물(10)이 진동할 때에 용기(21) 내의 공간에서 움직이면서 용기(21)의 벽체(23)와 충돌을 일으킨다. 이 충돌:은 세장 구조물(10)의 진동 에너지의 소산;과 강체(22)로의 운동량 교환;을 유도한다. 여기에서, 강체(22)로의 운동량 교환은 세장 구조물(10)의 운동 에너지를 흡수하여 진동을 감소시키는 중요한 과정이다.As shown in FIG. 1, the impact damper 20 as a vibration damping device includes a container 21 located at a portion or one side of the main body 10 of the elongated structure, and a rigid body disposed in the container 21. (22) is provided. The rigid body 22 is basically a mass that collides with the wall 23 of the container 21 while moving against the movement of the main body 10 of the elongated structure. Rigid body 22 is accommodated in the container 21 additionally installed in some areas inside or outside the elongated structure body 10, the movement of the rigid body 22 between the wall 23 and the rigid body of the container 21 There is an allowable distance or working distance d on both sides. The rigid body 22 collides with the wall 23 of the container 21 while moving in the space in the container 21 when the elongated structure 10 vibrates. This collision: leads to the dissipation of the vibrational energy of the elongated structure 10; and the exchange of momentum to the rigid body 22; Here, the momentum exchange to the rigid body 22 is an important process of absorbing the kinetic energy of the elongated structure 10 to reduce vibration.

이러한, 임팩트 댐퍼는, 유연도가 크고 낮은 감쇠력을 갖는 가로등(街路燈)과 같은 세장 구조물이 바람과 같은 외부 하중에 의한 진동할 때에 유발되는 피로강도나 파괴로부터 세장 구조물을 보호하기 위한 진동 저감 장치이다. 여기에서, 진동 저감의 대상이 되는 세장 구조물의 고유진동수에 따른 강체의 충격 주기, 강체의 작동 거리(d)와 강체의 질량을 조절하여, 외부 하중에 의한 세장 구조물의 진도(震度)에 따라 강체가 세장 구조물(용기의 벽체)에 충격을 가하도록 함으로써 세장 구조물의 진동을 저감시킨다.The impact damper is a vibration damping device for protecting the elongated structure from fatigue strength or fracture caused when an elongated structure such as a street lamp having a high degree of flexibility and a low damping force vibrates by an external load such as wind. to be. Here, by adjusting the impact period of the rigid body according to the natural frequency of the elongated structure to be reduced vibration, the operating distance (d) of the rigid body and the mass of the rigid body, the rigid body according to the progress of the elongated structure by the external load By vibrating the elongated structure (wall of the container), vibration of the elongated structure is reduced.

이러한 임팩트 댐퍼는 구조가 비교적 간단하여 소요 비용이 저렴하다. 이러한 임팩트 댐퍼는 세장 구조물, 예를 들어 가로등에 설치가 용이하다. 이러한 잇점 이 있는 임팩트 댐퍼는 바람이나 지진 등 다양한 방향의 외부 하중에 의한 세장 구조물의 진동 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있다.These impact dampers are relatively simple in structure and low in cost. Such impact dampers are easy to install on elongated structures, for example street lights. Impact dampers with this advantage can effectively absorb the vibration energy of the elongated structure due to external loads from various directions such as wind or earthquake.

상기와 같은 진동 전감 장치의 기술적 배경이 되는 진동 저감 방법은, 세장 구조물의 일부 영역에, 벽체를 가지는 공간을 마련하고, 상기 공간 내에 상기 세장 구조물의 진동에 의해 자유 운동하는 강체를 마련하여, 상기 세장 구조물의 진동에 따른 강체와 벽체간의 충돌에 의해 상기 세장 구조물의 진동을 흡수하도록 한다. 상기 공간은 전술한 바와 같은 용기에 의해 제공될 수 있고, 다른 실시 에에 따르면 세장 구조물 자체에 마련되는 공동부(cavity)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 진동 저감 방법은 상기 강체와 벽체 간의 충돌시 충격을 강체와 벽체 사이의 동작 구간 내에서 탄성 변형에 의한 에너지 흡수를 유도할 수 있다. 이러한 에너지 흡수에는 운동 에너지를 기계적 탄성 변형에 의해 충격 에너지를 흡수하는 탄성 변형체, 탄성 변형막(층)이 이용될 수 있으며 그 대표적인 재료의 일 례로는 고무가 있다. 이에 대해서는 첨부된 도면 중, 도 5a, 5b에 관련된 부분에서 설명된다.In the vibration reduction method, which is a technical background of the vibration rewinding device described above, a space having a wall is provided in a partial region of the elongated structure, and a rigid body freely moved by the vibration of the elongated structure is provided in the space. The vibration of the elongated structure is to be absorbed by the collision between the rigid body and the wall due to the vibration of the elongated structure. The space may be provided by a container as described above, or in another embodiment may be provided by a cavity provided in the elongated structure itself. Such a vibration reduction method may induce an energy absorption due to elastic deformation within an operating section between the rigid body and the wall when the impact between the rigid body and the wall impacts. In such energy absorption, an elastic deformation body and an elastic deformation film (layer) that absorb impact energy by mechanical elastic deformation may be used. An example of the representative material is rubber. This will be described in a part related to FIGS. 5A and 5B in the accompanying drawings.

또 다른 실시 예의 진동 저감 방법에 따르면, , 상기 공간을 하나의 축 둘레에 다수 배치하고 각 공간에 강체를 각각 마련하여 강체들과 벽체에 의한 진동 흡수를 유도할 수 있다. 이는 세장 구조물의 모든 진동 방향에 대한 효과적 진동 흡수에 유리하며, 이에 대해서는 도 3과 도 4a, 4b에 관련되어 설명된다.According to a vibration reduction method of another embodiment, by arranging a plurality of the space around one axis and by providing a rigid body in each space can be induced vibration absorption by the rigid bodies and the wall. This is advantageous for the effective vibration absorption for all vibration directions of the elongated structure, which will be described with reference to FIGS. 3 and 4A and 4B.

또 다른 실시 예에 따르면, 상기와 같은 하나의 강체 또는 복수의 강체에 의한 진동흡수는, 상기 세장 구조물의 길이 방향으로 배치되는 복수의 영역에 대해 수행할 수 있다. 이것은 매우 긴 세장 구조물에 유리하며, 이는 주파수나 위상을 서로 달리하는 여러 부분의 진동에 대해 국부적으로 대응할 수 있다. 이에 대해서는 후술되는 도 2 및 도 3에 관련되어 설명된다.According to another embodiment, vibration absorption by one rigid body or a plurality of rigid bodies as described above may be performed for a plurality of regions disposed in the longitudinal direction of the elongated structure. This is advantageous for very long elongated structures, which can respond locally to various parts of the oscillation that differ in frequency or phase. This will be described with reference to FIGS. 2 and 3 described below.

이하, 도면을 참조하면서, 전술한 진동 저감 방법에 구체적인 진동 저감 장치 및 이를 적용하는 세장 구조물의 실시 예에 대해 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a specific vibration reduction device and an elongated structure for applying the same to the aforementioned vibration reduction method will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 도 1에 도시된 형태의 임팩트 댐퍼(20)가, 세장 구조물의 본체(10a)에 일정 간격으로 다수 배치된 구조를 도시한다. 이러한 구조는 예를 들어 가로등에 응용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 임팩트 댐퍼(20)는 세장 구조물 본체(10)의 일부 영역, 예를 들어 세장 구조물의 본체 내부에 마련된다. 이와 같이 다수의 임팩트 댐퍼(20)가 하나의 세장 구조물 본체(10) 내에 배치되면 국부적으로 서로 다른 위상의 진동을 효과적으로 저감할 수 있다.2 illustrates a structure in which a plurality of impact dampers 20 of the type shown in FIG. 1 are disposed at regular intervals on the main body 10a of the elongated structure. Such a structure can be applied to street lamps, for example. As shown in FIG. 2, the impact damper 20 is provided in a portion of the elongated structure body 10, for example, inside the main body of the elongated structure. As such, when a plurality of impact dampers 20 are disposed in one elongated structure body 10, vibrations of locally different phases may be effectively reduced.

도 3은 도 2에 도시된 구조와 달리 임팩트 댐퍼가 세장 구조물의 외부에 설치되는 실시 예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이 세장 구조물의 본체(10a)의 외부에 임팩트 댐퍼(20a)가 꿰어져 있다. 임팩트 댐퍼(20a)는 링형으로서 그 내부에 복수의 강체(22)를 구비할 수 있다.FIG. 3 illustrates an embodiment in which the impact damper is installed outside the elongated structure unlike the structure shown in FIG. 2. As shown in FIG. 3, the impact damper 20a is sewn to the outside of the main body 10a of the elongated structure. The impact damper 20a is ring-shaped and may include a plurality of rigid bodies 22 therein.

도 4a, 4b는 도 3의 실시 예에 적용되는 링형 임팩트 댐퍼(20a)의 횡단면도 및 종단면도이다. 도 4a, 4b에 도시된 바와 같이, 임팩트 댐퍼(20a)는 세장 구조물 본체에 접촉되는 원통형 내측벽체(23)와 이를 감싸서 강체(22)가 위치하는 공간을 마련하는 외측벽체(24)를 구비한다. 상기 강체(22)가 위치하는 공간은 도넛형 상하 판(27, 26)에 의해 밀폐된다. 한편, 상기 공간은 방사방향으로 등각도로 배치되는 다수의 칸막이(25)에 의해 다수 분할되며 각 분할 공간에 강체(22)가 마련되어 있 다. 이와 같이 다수의 분할 공간과 다수 강체를 구비하는 임팩트 댐펴(20a)는 도 2에 도시된 바와 같이 세장 구조물의 본체 내부에 설치될 수 도 있다.4A and 4B are cross-sectional and longitudinal cross-sectional views of the ring impact damper 20a applied to the embodiment of FIG. 3. As shown in FIGS. 4A and 4B, the impact damper 20a includes a cylindrical inner wall 23 that contacts the elongated structure body and an outer wall 24 that surrounds the elongated structure body to provide a space in which the rigid body 22 is located. . The space in which the rigid body 22 is located is sealed by the toroidal upper and lower plates 27 and 26. On the other hand, the space is divided by a plurality of partitions (25) arranged at equal angles in the radial direction, the rigid body 22 is provided in each partition space. As described above, the impact damper 20a having a plurality of divided spaces and a plurality of rigid bodies may be installed inside the main body of the elongated structure.

도 5a, 도 5b는 도 1에 도시된 임팩트 댐퍼의 변형 례를 도시한다.5A and 5B show a modification of the impact damper shown in FIG. 1.

도 5a는 다른 실시 예에 따른 종단면도이며, 도 5b는 횡단면도이다. 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 용기(21)와 용기(21) 내에 배치되는 강체(22)를 구비한다. 여기에서 벽체(23)의 내면에 강체(21)가 충돌하는 탄성 변형층(28)이 마련된다. 이 탄성 변형층(28)은 예를 들어 고무로 형성될 수 있는데, 강체(22)와의 충돌시 운동에너지는 흡수한다. 상기와 같은 탄성 변형층(28)은 벽체(23)의 내면 뿐 아니라 강체(22)의 표면에도 형성될 수 있는데, 양자 중의 적어도 어느 일측에 형성될 수 있다.5A is a longitudinal sectional view according to another embodiment, and FIG. 5B is a cross sectional view. As shown in FIGS. 5A and 5B, a container 21 and a rigid body 22 disposed in the container 21 are provided. Here, the elastic deformation layer 28 in which the rigid body 21 collides is provided on the inner surface of the wall 23. The elastic strained layer 28 may be formed of, for example, rubber, which absorbs kinetic energy upon collision with the rigid body 22. The elastic deformation layer 28 as described above may be formed on the surface of the rigid body 22 as well as the inner surface of the wall 23, it may be formed on at least one side of both.

이하, 상기와 같은 임팩트 댐퍼에 의한 진동 감소의 깊은 이해를 위한 이론적 배경으로 임팩트 댐퍼가 설치된 세장 구조물, 예를 들어 가로등의 수치적해석법은 아래와 같다.Hereinafter, a numerical analysis method of an elongated structure in which an impact damper is installed, for example, a street lamp, as a theoretical background for deep understanding of vibration reduction by the impact damper as described above is as follows.

1) 가로등의 운동를 단순화하기 위하여 세장 구조물을 일자유도단순진동계로 한다.1) In order to simplify the movement of the street lamp, the elongated structure is a simple induction vibration system.

2) 세장 구조물의 강성(

Figure 112009062088940-PAT00001
)로 하고 세장 구조물의 감쇠(
Figure 112009062088940-PAT00002
)는 가능한 무시한다.2) rigidity of the elongated structure (
Figure 112009062088940-PAT00001
) And damping of the elongated structure
Figure 112009062088940-PAT00002
) Ignore as much as possible.

3) 강체의 자유질량(

Figure 112009062088940-PAT00003
)과 세장 구조물 사이의 상대운동에서의 마찰은 무시한다.3) free mass of a rigid body (
Figure 112009062088940-PAT00003
) And the friction in the relative motion between the elongated structure.

이와 같은 가정으로 세장 구조물과 강체의 운동방정식을 단순화한다.This assumption simplifies the equations of motion for elongated structures and rigid bodies.

강체가 세장 구조물에 충격을 가할 때 발생하는

Figure 112009062088940-PAT00004
충격력을 라 하고 이 시스템의 운동방정식은 다음과 같다.Occurs when a rigid body impacts an elongated structure
Figure 112009062088940-PAT00004
The impact force is called and the equation of motion of this system is

Figure 112009062088940-PAT00005
Figure 112009062088940-PAT00005

Figure 112009062088940-PAT00006
Figure 112009062088940-PAT00006

Figure 112009062088940-PAT00007
Figure 112009062088940-PAT00007

Figure 112009062088940-PAT00008
Figure 112009062088940-PAT00008

여기서

Figure 112009062088940-PAT00009
은 세장 구조물(예를 들어 가로등)의 질량행렬,
Figure 112009062088940-PAT00010
는 세장 구조물의 감쇠행렬,
Figure 112009062088940-PAT00011
는 세장 구조물의 강성행렬,
Figure 112009062088940-PAT00012
,
Figure 112009062088940-PAT00013
,
Figure 112009062088940-PAT00014
는 각각 세장 구조물의 가속도, 속도, 변위 응답이다.
Figure 112009062088940-PAT00015
는 바람이나 지진 등에 의한 외부 하중이며,
Figure 112009062088940-PAT00016
는 강체에 의한 충격이며,
Figure 112009062088940-PAT00017
은 강체의 질량이다.here
Figure 112009062088940-PAT00009
Is the mass matrix of the elongated structure (eg
Figure 112009062088940-PAT00010
Is the damping matrix of the elongated structure,
Figure 112009062088940-PAT00011
Is the stiffness matrix of the elongated structure,
Figure 112009062088940-PAT00012
,
Figure 112009062088940-PAT00013
,
Figure 112009062088940-PAT00014
Are the acceleration, velocity, and displacement responses of each elongated structure.
Figure 112009062088940-PAT00015
Is the external load caused by wind or earthquake,
Figure 112009062088940-PAT00016
Is the impact caused by the rigid body,
Figure 112009062088940-PAT00017
Is the mass of the body.

위의 다양한 실시 예를 통하여 이해된 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 저감 방법 및 장치는 복잡한 장치의 설치없이 세장 구조물의 공진 영역에서 과대한 진동변위를 효과적으로 경감시킬 수 있다. 질량비와 이격 거리의 변화에 대해 이러한 진동의 제어에 대한 효과가 변동된다. 질량비가 증가할수록 최대진폭이 적게 되는 최적간격은 작아지고, 세장 구조물의 진폭이 감소하여 제어효과가 좋아진다. 또한, 질량비가 크고 간격이 좁아질수록 볼의 질량에 의한 운동량이 크고, 좁은 간격 사이에서 연속적으로 부드럽게 충돌을 일으켜 감쇠 작용을 원활히 하여 공진 영역에서의 최고점이 작게 나타나는 점이있다. 이격 간격이 넓어지면 충격체가 이동하는 거리는 점차 커지며, 강체가 가진 운동량은 증가하게 되나 어느 정도의 시간이 지나면 강체가 받는 운동량이 줄어들게 되어 강체가 세장 구조물과 충격을 하지 않는 경우도 발생하게 된다.As understood through various embodiments of the above, the vibration reduction method and apparatus according to the present invention can effectively reduce the excessive vibration displacement in the resonance region of the elongated structure without the installation of a complex device. The effect on the control of these vibrations varies with changes in mass ratio and separation distance. As the mass ratio increases, the optimum spacing becomes smaller, and the amplitude of the elongated structure decreases, resulting in better control. In addition, the larger the mass ratio and the narrower the interval, the greater the momentum due to the mass of the ball, the smoother collisions occur between the narrower intervals, the smoother the damping action, and the smaller the peak in the resonance region appears. As the separation distance increases, the distance that the impactor moves increases gradually, and the momentum of the rigid body increases, but after some time, the momentum that the rigid body receives decreases, and the rigid body does not impact the elongated structure.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 비교적 간단한 장치와 저렴한 비용으로 가로등과 같은 세장 구조물의 진동을 효과적으로 제어할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to effectively control the vibration of the elongated structure such as a street lamp with a relatively simple device and low cost.

지금까지, 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 모범적인 실시 예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시 예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 내용에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.Thus far, exemplary embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, it should be understood that these embodiments are merely illustrative of the invention and do not limit it. It is to be understood that the invention is not limited to the details shown and described. This is because various other modifications may occur to those skilled in the art.

도 1은 일 실시 예에 따른 임팩트 댐퍼의 개략적 종단면도이다.1 is a schematic longitudinal cross-sectional view of an impact damper according to one embodiment.

도 2는 일 실시 예에 따른 다수의 임팩트 댐퍼를 적용한 세장 구조물의 개략적 종단면도이다.2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of an elongated structure to which a plurality of impact dampers are applied according to an embodiment.

도 3은 다른 실시 예에 따른 다수의 임팩트 댐퍼를 적용한 세장 구조물의 개략적 종단면도이다.3 is a schematic longitudinal cross-sectional view of an elongated structure to which a plurality of impact dampers are applied according to another embodiment.

도 4a, 4b는 도 3에 도시된 세장 구조물에 적용된 임팩트 댐퍼의 개략적 횡단면도 및 종단면도이다.4A and 4B are schematic cross-sectional and longitudinal cross-sectional views of the impact damper applied to the elongated structure shown in FIG. 3.

도 5a, 5b는 또 다른 실시 예에 따른 임팩트 댐퍼의 개략적 종단면도 및 횡단면도이다. 5A and 5B are schematic longitudinal cross-sectional and cross-sectional views of an impact damper according to another embodiment.

Claims (15)

세장 구조물의 일부 영역에, 벽체를 가지는 공간을 마련하고, 상기 공간 내에 상기 세장 구조물의 진동에 의해 자유 운동하는 강체를 마련하여, 상기 세장 구조물의 진동에 따른 상기 강체와 벽체간의 충돌에 의해 상기 세장 구조물의 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 세장 구조물의 진동 저감 방법.In some regions of the elongated structure, a space having a wall is provided, and a rigid body freely moved by the vibration of the elongated structure is provided in the space, and the elongated body is caused by the collision between the rigid body and the wall caused by the vibration of the elongated structure. Vibration reduction method of the elongated structure, characterized in that to absorb the vibration of the structure. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 강체와 벽체 간의 충돌시 충격을 강체와 벽체 사이의 갭에서 탄성 변형에 의한 에너지 흡수를 유도하는 것을 특징으로 하는 진동 저감 방법.And an impact upon collision between the rigid body and the wall induces energy absorption by elastic deformation in the gap between the rigid body and the wall. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 공간을 하나의 축 둘레에 다수 배치하고 각 공간에 상기 강체를 각각 마련하여 다수의 강체와 벽체에 의한 진동 흡수를 유도하는 것을 특징으로 하는 세장 구조물의 진동 저감 방법.And arranging a plurality of the spaces around one axis and providing the rigid bodies in each space to induce vibration absorption by a plurality of rigid bodies and walls. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 강체에 의한 진동흡수를 상기 세장 구조물의 길이 방향으로 배치되는 복수의 영역에 대해 수행하는 것을 특징으로 하는 세장 구조물의 진동 저감 방법.Vibration absorption method of the elongated structure is characterized in that for performing a plurality of areas arranged in the longitudinal direction of the elongated structure. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 강체에 의한 진동흡수를 상기 세장 구조물의 길이 방향으로 배치되는 복수의 영역에 대해 수행하는 것을 특징으로 하는 세장 구조물의 진동 저감 방법.Vibration absorption method of the elongated structure is characterized in that for performing a plurality of areas arranged in the longitudinal direction of the elongated structure. 강체;Rigid body; 세장 구조물에 설치되는 것으로, 상기 강체를 그 내부에 수용하며, 상기 강체가 구름 운동하는 바닥부분과 강체의 운동영역을 제한하는 벽체를 갖는 용기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 저감 장치.And a container installed in the elongated structure and accommodating the rigid body therein and having a bottom portion in which the rigid body rolls and restricts the movement area of the rigid body. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 강체와 벽체 중 적어도 어느 하나의 표면에 강체와 벽체 사이의 충격력을 흡수하는 충격 흡수부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 저감 장치.And a shock absorbing member for absorbing the impact force between the rigid body and the wall on at least one surface of the rigid body and the wall. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 충격 흡수부재는 고무인 것을 특징으로 하는 진동 저감 장치.The shock absorbing member is a vibration reducing device, characterized in that the rubber. 제 6 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 8, 상기 용기는 하나의 축을 중심으로 축 둘레에 배치되는 다수의 공간을 포함하며, 각 공간에 상기 강체가 마련되는 것을 특징으로 하는 진동 저감 장치.The vessel includes a plurality of spaces arranged around the axis about one axis, the vibration reduction device, characterized in that the rigid body is provided in each space. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 용기:는 The container: 상기 축을 둘러싸는 내측 벽체;An inner wall surrounding the shaft; 상기 축을 둘러싸는 것으로 상기 내측 벽체의 바깥쪽에 위치하는 외측 벽체;An outer wall positioned outside of the inner wall by surrounding the axis; 상기 내측 벽체와 외측 벽체 사이를 밀폐하는 상판과 하판; 그리고An upper plate and a lower plate for sealing between the inner wall and the outer wall; And 상기 내측 별체와 외측 벽체의 사이에 마련되어 상기 다수의 공간을 마련하는 다수의 격리판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 저감 장치.And a plurality of separators provided between the inner separate body and the outer wall to provide the plurality of spaces. 제 6 항 내지 제 8 항에 기재된 진동 저감 장치; 를 구비하는 세장 구조물.The vibration reduction device of Claims 6-8; Elongated structure having a. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 용기는 하나의 축을 중심으로 축 둘레에 배치되는 다수의 공간을 포함하며, 각 공간에 상기 강체가 마련되는 것을 특징으로 하는 세장 구조물.The container includes a plurality of spaces arranged around the axis around a single axis, characterized in that the rigid body is provided in each space. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 용기:는 The container: 상기 축을 둘러싸는 내측 벽체;An inner wall surrounding the shaft; 상기 축을 둘러싸는 것으로 상기 내측 벽체의 바깥쪽에 위치하는 외측 벽체;An outer wall positioned outside of the inner wall by surrounding the axis; 상기 내측 벽체와 외측 벽체 사이를 밀폐하는 상판과 하판; 그리고An upper plate and a lower plate for sealing between the inner wall and the outer wall; And 상기 내측 별체와 외측 벽체의 사이에 마련되어 상기 다수의 공간을 마련하 는 다수의 격리판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 세장 구조물.And a plurality of separators provided between the inner separate body and the outer wall to provide the plurality of spaces. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 진동 저감 장치는 상기 세장 본체의 다수 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 세장 구조물.The vibration reduction device is an elongated structure, characterized in that it is disposed in a plurality of areas of the elongated body. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 진동 저감 장치는 상기 세장 본체의 다수 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 세장 구조물.The vibration reduction device is an elongated structure, characterized in that it is disposed in a plurality of areas of the elongated body.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106930425A (en) * 2017-04-14 2017-07-07 同济大学 Suspension nested tunes liquid particles damper

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