#2 진동제어 동조질량 진동흡수기(TMD:Tuned mass damper)이론과 국제금융센터 타이페이101(international finance center)
모든 물체는 고유진동수를 가지고 있고
가진주파수와 물체의 고유진동수가 일치하게 되면 물체의 허용응력(yeild strength)이 작용하지 않아도
진폭이 증폭되는 공진(resonance)에 의해 파괴됩니다.
이러한 공진현상이 있기에 건축물이나 제품설계의 안전을 위해 진동제어는 매우 중요합니다.
이러한 진동을 제어하는 진동학은 타코마다리(Tachoma bridge)가 1940년 7월 붕괴된 후 중요성을 알게 되어 발전하게되었습니다.
타코마다리 : (미국 워싱턴주 타코마시에 1940년 7월 개통된 현수교로 Leon Moisseif에 의해 설계되었다. 개통이후 약한 바람에도 잦은 흔들림을 보이다 결국 개통 4개월후인 1940년 11월 7일 오전 11시에 공진에 의해 붕괴되었다.)
이러한 공진을 피하기 위한 이론중 하나인 동조질량흡진기 이론에 대해 알아보도록 하겟습니다.
먼저 조화가진상태(harmonic force)의1자유도계 system에서의 response를 계산하면 다음과 같습니다.
동조흡진기(TMD)이론
출처 : 충북대학교 내진설계공모전 기계공학부 종횡진팀 외팔보 진동 감쇠기를 이용한 내진설계 포스터(seismic design using cantilever vibration damper)
위의 이론을 보면
사진 설명을 입력하세요.
이라면 원래 공진영역의 진폭 X1은 0이됩니다.
위 식은 다만 damping이 고려된 식이 아니기에 나뉘어진 고유진동영역에서는 공진이 발생하는 문제가 생기는데 댐핑의비선형을 다루는 영역이라 학사과정에서 다룰 수 없습니다....
제가 만약 석사과정을 밟게 된다면 다시 포스팅 하도록 하겠습니다.
위식에 강성에 영향을 주지 않는 가정하에 댐핑이 적용된다면 나뉘어진 공진영역에서의 진폭을 줄여 모든 주파수대역에서의 공진에 의한 파괴를 막을 수 있게 됩니다.
이러한 TMD이론을 내진설계에 이용한 사례는 대만의 국제금융센터 international finance center
타이페이101가 있습니다.
국제금융센터 타이페이101
타이페이 101내부에는 TMD가 있습니다.
이 댐퍼는.
세계 최대의 튜닝 된 매스 댐퍼로
• 건물에 도입 된 구조 최대 시속 216km의 바람과 태풍을견딜 수 있습니다
• 각각 높이 125 개의 원형 강판 41개가 용접되어 있는 5.5m 726 톤의 직경 구입니다.
(전체 건물의 0.26 % 무게)
• 8 개의 점성 댐퍼가 구에 부착되어 충격 흡수기 역할을 합니다.
• 4 백만 달러이상의 비용이 들어갔습니다.
의 스펙을 가지고 있습니다.
지금까지 동조질량 진동흡수기이론에 관한 포스팅이었습니다.