초고층 건축물의 풍동실험 기반 제진장치 설계 및 해석
Design and Analysis of Vibration Control System for Tall Buildings based on Wind Tunnel Test
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초록
본 연구에서는 초고층 건물의 풍동실험에서 얻어진 풍하중에 대하여 모드에 기초한 풍응답 해석을 수행하여사용성을 검토하고, 목표 응답수준을 획득할 수 있는 수동 및 능동 질량형 장치의 예비설계까지 수행 가능한 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램을 실제 초고층 건물의 풍동실험결과에 적용하여 TMD와 AMD의 설계를수행하였으며, 가속도 응답과 질량체 이송거리를 중심으로 결과를 비교분석하였다. TMD와 AMD 모두 요구되는 응답수준을 만족하는 최소의 질량체를 사용하는 경우 질량체 이송거리가 증가하는 문제점이 발생하였다. 특히 AMD는 TMD보다 적은 질량체로도 사용성 기준을 만족하는 응답수준을 획득할 수 있다는 장점이 있었으나, 질량체의 이송거리가 지나치게 커지는 문제점이 있으며, 고주파통과필터와 같은 부가적인 이송거리 저감대책이 요구된다.
Abstract
A computer program is developed, which examines serviceability related to wind-induced vibration throughmodal analysis using wind-load data obtained from the wind tunnel tests and performs a preliminary design for passiveand active mass-type vibration control systems in order to mitigate the wind-induced response below serviceabilitycriteria. The program was applied to the wind tunnel test data for an actual tall building, and TMD's and AMD's weredesigned using optimal design equations or an optimal control algorithm and compared in terms of the RMSacceleration response and the stroke of the mass damper. The TMD and AMD with the lowest mass that can achievetarget response reduction have excessive strokes of the mass. In particular, the AMD has an advantage of achievingtarget response with a mass much smaller than the TMD, while the stroke of the mass needs to be reduced using ameasure such as adding high-pass filter to the controller.
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