일반기술

진동저감을 위한 교량용 감쇠장치

본 기술은 진동저감을 위한 교량용 감쇠장치에 관한 것으로, 특히 기존교량 및 신설 교량에 차량이 통과할 때 발생되는 교량의 진동을 분산 혹은 흡수하여 교량을 이용하는 운전자, 승객 및 보행자들의 불안감을 해소하고, 차량의 반복하중에 의한 피로파괴를 억제할 수 있도록 진동을 흡수 소산시킬 수 있는 교량용 진동감쇠장치에 관한 것이다.종래 교량의 진동저감을 위해 개발된 기술은 능동, 수동 및 반능동제어기술이 있으나 실제 시스템구현에는 비용 및 기술상의 어려움이 있어 이론적 연구가 대부분이었다.특히, 사용기간 내내 별도의 전원을 공급하게 되는 반능동제어기 및 능동제어기는, 아직까지 진동감소 효과에 비해 유지관리비 등이 많이 소요되어 점 등의 몇가지 문제점이 있어 실제 적용된 예는 극소수에 지나지 않고 있다. 일례로 최근에 개발되어 실험적으로 적용된 바 있는 휨제어 장치에 의한 진동제어기는 교량의 수직처짐에 비해 상대적으로 크기가 작은 휨변형을 이용하여 차량에 의한 진동을 제어하고자 하였으나, 수직처짐의 경우에 평균 10%안밖의 감소효과 밖에는 얻지 못하였고, 또한 교량의 형태에 따라 특수한 휨제어 장치를 별도로 제작하여야 하는 단점이 있어 실제 적용은 이루어지지 않고 있다. 한편, 감쇠기(Damper)를 사용한 경우에는 온도차에 의한 교량의 신축량을 어떻게 감쇠기가 부담할 수 있는가에 대한 회의적인 점과, 차량하중에 의한 교량의 진동자체가 고진동수, 미소변위의 진동이므로 진동에너지를 흡수하는데 어려움이 있다는 문제점이 있다. 또한, 종래 진동저감수단으로 설치되던 교좌장치는 주로 교량의 수평진동을 저감하기 위한 장치로서, 본 기술과 같이 교량의 수직진동까지는 제어할 수는 없었으며, 또한 종래 교좌장치의 하나로 탄성고무와 납을 이용한 것이 있는데, 이는 지진의 방향에 관계없이 전체 횡방향에 대해 면진기능이 있으나 충격흡수량에 한계가 있어 작은 구조물에만 사용되고, 지속적인 지진에는 충격흡수력이 더욱 떨어지며 납과의 접촉면에 있는 고무가 녹는 현상이 발생될 뿐만 아니라 교체작업이 매우 어렵다는 문제점도 안고 있다.본 기술은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 교량의 주보 하부에 감쇠기를 설치하여 진동에너지를 흡수하도록 하되, 상기 감쇠기의 하부 선단에 긴장재를 체결하고 그 양단을 교각의 측면 또는 주보의 하면에 고정함으로써 상기 긴장재가 상기 감쇠기에 압축력을 가하도록 하여 교량의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 것이다.상기에서 제시한 긴장재와 감쇠기를 이용한 진동저감을 위한 교량용 감쇠장치는 컴퓨터를 이용한 수치해석결과 평균 40%의 진동제어 효과를 보이고 있어 기존의 장치와 비교하여 그 성능이 탁월하고, 별도의 유지관리가 필요 없으며, 또한 기존 노후 교량의 경우에도 차량의 통제 없이 설치가 가능하므로 앞으로 진동이 심한 기존교량 및 진동이 예상되는 신설교량의 진동저감 장치로 실제 적용 가능한 효과가 있다.특히, 진동에 대한 불안감으로 민원이 많이 들어오는 일방향으로 차량 지체가 심한 장경간 교량에 본 기술을 적용할 경우 그 효과가 매우 클 것으로 보인다.