동조질량감쇠기의 강건성 향상을 위한 FTMD 개발 = Development of FTMD to Improve the Robustness of Tuned Mass Damper

국문 초록 (Abstract)

교량의 안전성을 위협하는 유해진동을 제어하기 위해, 제어성능이 검증된 TMD(Tuned Mass Damper)의 형태를 유지하면서 TMD의 단점인 동조이탈(Off-tunning) 현상을 제어할 수 있는 FTMD(Friction Tuned Mass Damper)를 개발하였다. FTMD는 전자석을 mass로 활용하며, FTMD에 부착된 마찰판에 전압을 공급하여 공급 시간에 따라 가변적인 제어가 가능하도록 설계·제작하였다. 개발된 FTMD의 제어성능은 FTMD에서 마찰판을 제거한 TMD와 제어성능을 비교하였다. 가진은 모형 사장교에 관성형 가진기를 부착하고 주파수를 3.50 Hz부터 3.71 Hz까지 0.03 Hz 간격으로 강제 가진을 실시하였으며, 최대 변위가 발생하는 중앙 경간에 FTMD와 TMD 그리고 LVDT를 부착하여 휨거동 제어실험을 수행하였다. 실험결과, FTMD는 중앙부에서 최대 수직 변위가 발생하는 3.50 Hz에서 변위 감쇠율이 43.11 %로 우수한 제어성능을 발휘하였으며, TMD 설치 시 동조이탈 현상이 가장 크게 발생하는 3.65 Hz의 조건에서는 변위 감쇠율이 26.84 %로 우수한 제어성능을 보이는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To control the oscillations that threaten the safety of bridges, we have developed a Friction Tuned Mass Damper (FTMD) that can control the off-tuning phenomenon, a disadvantage of TMD, while maintaining the form of a Tuned Mass Damper (TMD) with proven control performance. The FTMD utilizes an electromagnet as the mass and is designed and manufactured to supply voltage to the friction plate attached to the FTMD to enable variable control depending on the supply time. The control performance of the developed FTMD was compared with the control performance of a TMD that removed the friction plate from the FTMD. In the bending behavior control experiment, an inertial type bending machine was attached to a model cable-stayed bridge and forced bending was performed at 0.03 Hz intervals from 3.50 Hz to 3.71 Hz, and FTMD, TMD, and LVDT were attached to the center span where the maximum displacement occurs. As a result of the experiment, the FTMD showed excellent control performance with a displacement damping ratio of 43.11 % at 3.50 Hz, where the maximum vertical displacement occurs in the center, and the displacement damping ratio of 26.84 % at 3.65 Hz, where the largest out-of-synchronization phenomenon occurs when the TMD is installed.