동조질량감쇠기의 고유진동수 변화에 따른 진동 감쇠 효과 증대
Maximizing Damping Effect of the Vibration by Changing the Natural Frequency of Tuned Mass Damper
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초록
본 연구는 동조질량감쇠기(이하 TMD)의 고유진동수를 조절하여 지진으로 인한 건물의 진동을 감쇠시키는 효과를 조사하기 위한 연구이다. 먼저 CNC 프로그램을 이용하여 건물의 모식도를 그린 후, 아크릴로 건물 구조물을 제작하고, 무거운 쇠구슬로 TMD 모형을 만들었다. 건물의 고유진동수는 진동수 별로 최대 진동변위를 측정하여 피크 값을 찾아 측정하였다. TMD의 부착 유무와 고유진동수를 변경시키며 대조군과 실험군을 설정하여 진동 감쇠 효과를 비교하였다. 실험군은 TMD의 고유진동수를 건물의 고유진동수와 같은 경우, TMD의 고유진동수가 지진동의 고유진동수와 같은 경우, TMD의 고유진동수가 건물의 고유진동수 혹은 지진동의 진동수와 같지 않은 경우, 대조군은 TMD를 부착하지 않은 경우로 나누어 각각 진동 감쇠 효과를 분석하였다. 연구 결과 TMD의 고유진동수와 지진동의 고유진동수가 같은 경우에 진동의 감쇠 효과가 가장 크다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 지진동의 진동수에 따라 동조질량감쇠기의 고유진동수를 조절할 수 있는 기술이 발전하게 된다면 진동의 감쇠 효과를 증대 시킬 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
The purpose of this study is to investigate the damping effect of the vibration of buildings due to earthquakes by adjusting the natural frequency of Tuned Mass Damper(TMD). First, a schematic diagram of a building was drawn using a Computer Numerical Control(CNC) program, and an acrylic structure was built to hang a heavy iron ball, and then the natural frequency of the building itself was measured. The natural frequency of the building was measured by measuring the maximum vibration displacement for each frequency, and the peak value was measured. The vibration damping effect was compared through adjusting natural frequency of TMD, by setting the control group and the experiment group. The experimental group was divided into the case where the natural frequency of the TMD was equal to the natural frequency of the building, the natural frequency of the TMD is the same as the natural frequency of the earthquake vibration, and the case where the natural frequency of the TMD was different to the both frequency of the earthquake vibration and natural frequency of the building. In the control, no TMD was attached. The results showed that the vibration damping effect was the greatest when the natural frequency of the TMD was equal to the natural frequency of the earthquake dynamic. Based on the results of this study, it is expected that the damping effect can be maximized if the technology to control the natural frequency of TMD is developed according to the frequency of earthquake vibration.
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