점성과 마찰형 감쇠를 가지는 동조질량감쇠기의 설계 최적화 (The Optimal Design of a Tuned Mass Damper with Viscous and Friction Damping)

서지정보

· 발행기관 : 한국풍공학회
· 수록지 정보 : 한국풍공학회지 / 22권 / 2호 / 53 ~ 63페이지
· 저자명 : 박창윤, 이상현, 황재승, 이용훈

초록

본 연구의 목적은 마찰력의 크기에 따른 동조질량감쇠기(Tuned mass damper, 이하 TMD)의 성능변화를 조사하고, 이에 기초하여 TMD의 최적 설계 파라미터를 결정하는 것이다. 일반적인 TMD 설계는 레일의 마찰력을 최소화하는 것을 전제로, 진동수비와 감쇠비의 최적값이 제시되어 있다. 본 연구에서는 선형점성, 마찰력, 그리고 점성과 마찰을 동시에 가지는 TMD에 대하여 조화하중과 랜덤하중을 사용한 수치해석을 통해 최적진동수비와 최적감쇠비의 변화를 조사하였다. 마찰력의 경우에도 점성감쇠와 같이 특정 크기까지는 제어효율이 증가하나, 특정 값 이상에서는 TMD 성능이 급격히 저하되는 특성을 가진다. 점성감쇠와 마찰력이 동시에 존재하는 경우, 마찰력이 증가함에 따라 최적감쇠비가 감소하였으며, 마찰력의 크기를 반드시 고려하여 최적감쇠비를 결정해야한다. 풍하중을 받는 76층 벤치마크 구조물에 설치된 TMD에 대한 설계를 통해 제안된 최적 파라미터가 제어성능을 향상시키는 데 있어 유효함을 확인하였다.

영어초록

The purpose of the study is to investigate the performance variation of a tuned mass damper(TMD) with frictional force and to determine optimum design parameters of the TMD. In previous study, optimal values of frequency ratio and damping ratio of the TMD have been suggested under assumption that the frictional force is minimized. In this study, the changes of optimum frequency ratio and damping ratio were investigated by numerical analysis using harmonic and random loads. General linear viscous damping, friction, and viscous-friction mixed models were considered. The frictional damping could enhance the control efficiency of the TMD until the frictional force reached an optimal value, such as the effect of the viscous damping, but the performance deteriorated sharply beyond the optimal value. When both the viscous and the friction damping existed, the optimum damping ratio decreased with increasing the friction. This implies that the optimum damping ratio should be determined by considering the magnitude of the friction. The TMD was designed using the proposed optimized parameters for the 76-story benchmark structure subject to wind load, and it was confirmed that the TMD could effectively improve the control performance.

참고자료

· 없음