Abstract
In this research, a numerical study was performed for a practical application of an Active Mass Damper(AMD) to wind-induced vibration control of the 39-story Technomart 21 building. Through measurement of wind-induced responses by typhoon and wind tunnel test, it was determined that serviceability of the Technomart should be improved. As the first step, available space for the damper installation and the effect of the additional mass on safety of the existing structures were investigated. And an analytical study was performed by applying the velocity feedback, LQR, and LQG as linear control methods and Bang-bang as nonlinear ones. As a result, bang-bang was verified to have the best control performance reducing peak acceleration $11.83cm/s^2$ to $4.19cm/s^2$ and the level of vibration perception 90% to under 50%. And maximum stroke of the AMD required by each control algorithm was satisfied with an acceptable level. Also, a new algorithm for self-positioning of the AMD to zero displacement point was proposed for the AMD to function safely within the stroke limit and it was verified that the AMD would operate safely within the limited stroke due to the addition of this signal.
본 연구에서는 풍진동 제어를 위해 39층 테크노마트 건물에 능동형 질량 감쇠기를 적용하기 위한 수치해석적 연구를 수행하였다. 먼저, 태풍 풍응답 계측 및 풍동실험을 통해 테크노마트 단변방향 진동에 대한 사용성 개선이 필요함을 확인하였다. AMD에 요구되는 스트로크 확보를 위한 건물의 여유 공간, 설치 위치, 허용 무게 등을 알아보고 제진장치 배치 및 사양을 결정하였다. 그리고 테크노마트의 최상거주층인 39층 단변방향을 대상으로 한 1자유도 해석모델에 대해 선형제어방법인 속도피드백, LQR, LQG 알고리즘과 비선형제어방법인 Bnag-bang 알고리즘을 적용하는 해석연구를 수행하였다. 해석결과 제어 전 후의 최대가속도는 $11.83cm/s^2$에서 $4.19cm/s^2$으로, 진동감지확률은 90%에서 50%이하로 감소하여 Bang-bang 제어알고리즘을 적용할 경우 제어성능이 가장 좋은 것을 확인하였으며 각각의 알고리즘으로 구현된 AMD의 최대 스트로크가 모두 허용범위 수준을 만족하는 결과가 나왔다. 또한, 실제 AMD의 안정적은 작동을 위해 요구되는 원점보정 신호 방안을 제안하여, 제한된 스트로크 내에서 제진장치를 안정적으로 운행할 수 있음을 확인하였다.
