Floating-type 현수교의 flutter 저감을 위한 제어시스템

Abstract

국내외에서 많이 시공되는 현수교는 수십년간 다양한 구조형식을 채택하였으며, 최근에는 힌지지지 시스템이나 연속교 시스템보다 발전된 floating system의 적용이 증가되고 있다. 그러나 현수교는 보강 거더의 작은 강성으로 인해 동적하중에 대하여 매우 민감하게 반응하여, 바람에 의한 동적 불안정 현상인 플로터에 대한 연구를 필요로 하게 되었다. 본 연구에서는, floating system이 적용된 현수교에 발생되는 플로터를 저감시키기 위하여, 주탑과 보강 거더사이에 수직 댐퍼를 설치하는 새로운 형식의 제어 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템을 검증하기 위하여 현수교 모델을 적용하여 수치해석을 수행했다. 회전에 지배적인 모드를 찾기 위해서 모드해석을 수행하였으며, 댐퍼의 감쇠계수값을 점차 증가시켜서 최고의 교량의 감쇠비를 확인했다. 이를 적용하여, 수직 댐퍼의 감쇠계수를 조정하여, 자유진동 및 강제진동에 대한 비틀림 변위를 측정하였다. 랜덤 하중은 비틀림 모드의 주파수를 포함하는 2개의 하중을 생성하여 보강 거더 전체에 가하였다. 수치해석 결과 제안된 시스템은 교량의 안정성에 대해서 우수함을 보였다. 다만, 복잡한 바람의 특성을 반영한 풍하중을 산정하고, 댐퍼 설치로 인하여 보강 거더의 활동에 댐퍼에 의한 간섭이 일어날 우려가 있다. 향후 연구에서는 이를 보완하고, 풍동실험를 수행 확인한다면, 수직 댐퍼의 적용에 보다 신뢰가 생길 것으로 기대된다.