제진 & 면진 [내진설계] seismic design

 

내진설계를 진행할 때 건물에서는 보통 제진을 통해 건물에 기둥(column)과 같은 곳에 구조물을 부착 하여

지진을 견디도록 합니다.

오늘 제가말씀드리고자하는 것은 지진을 견디는 것이 아니라 건물이 지진에 의해 발생하는 공진을 회피하는 방식에 대해 알아보고자 합니다.

 

<이 포스팅은 2019내진설계 창의공모전 경진대회 최우수상작(충북대학교 기계공학부)을 바탕으로 제작되었습니다>

 

공진이란?

 

공진이란 가진주파수가 고유진동수와 일치할 경우 진폭은 무한대로 커져 물체에 파괴를 일으키는 것

 

고유진동수란?

 

모든 물체는 고유진동수를 가지고 있고 이는 1차원적으로 볼 경우 질량과 강성과 연관되어 있습니다.

 

 

이 때 만약 고유진동수와 같은 물체를 부착하였을 때 아래 계산한것과 같이 공진주파수가 2개로 나뉘어지는 것을 볼 수 있습니다.

 

 

이러한 결과는 아래의 실험결과를 통해서도 확인할 수 있습니다.

11HZ의 1차 고유진동수를 가지고있는 3층구조물에 아래와 같은 진동흡수기를 부착하게 되면 다음과 같은 결과가 나오게 됩니다.

 

 

 

ANSYS harmonic 해석결과

다음으로는 면진입니다.

면진은 다음과 같은 면진장치로 구조물에 가진이 전해지지 않도록 하는 장치입니다.

 

ANSYS harmonic 해석결과

 

 

 

위 두 제진 및 면진을 같은 scale로 exel로 정리한 결과는 아래와 같습니다

step1 미부착

step2 제진장치 부착

step3 면진장치 부착

 

전체적인 진폭에서 면진은 이론상 0에 가까운것을 볼 수 있습니다

 

 

제진에서 공진주파수가 2개로 나뉘어 진것을 볼 수 있습니다

 

 

주황:부착전 회색:부착 후