Installation of a pendulum-type tuned mass damper (TMD) is one of the most effective solutions to mitigate wind-induced vibrations of tower-like structures such as steel chimneys. Unlike the conventional TMD, which employs viscous dampers as the main damping component, the introduced system utilizes wire rope springs, through which both stiffness and damping can be adjusted. However, due to nonlinear characteristics of the wire rope springs, there is currently no simple general parameter method for an optimal design of the damping system. This study will present data that will be used for design development. Dynamic properties of the wire rope springs were investigated and observed. The dynamic properties of wire rope springs, damping ratio and stiffness, were obtained through free vibration tests of a full-scale pendulum ring TMD model with up to four wire rope springs attached. In comparison with prior studies, roll and tension-compression modes of the wire rope springs were investigated separately as well as combination of both modes. In addition, the effect of increasing the spring coil diameter and number of coils on the stiffness and damping ratio values were observed. The system was found to have the same stiffness and damping ratio values regardless of the excitation direction. The roll mode seemed to have no effect on damping ratio when both modes were combined. However, stiffness is the summation of both modes. The overall trends of damping ratio and stiffness are in agreement with prior studies.
진자형 동조질량 감쇠기 (TMD) 설치는 강재 굴뚝과 같은 타워형 구조물에서 바람 때문에 생기는 진동을 완화하는 가장 효과적인 방법이다. 점성유체댐퍼를 사용하는 기존의 TMD와 다르게 본 연구는 강성 및 감쇠값을 조정할 수 있는 와이어로프 스프링을 이용한 시스템을 소개한다. 하지만, 와이어로프 스프링의 비선형 특성들 때문에 감쇠 시스템의 최적설계를 위한 간단한 설계 방법이 존재하지 않는다. 본 연구는 설계 방법 개발에 적용할 수 있는 데이터들을 제공한다. 최대 4개까지 와이어로프 스프링이 부착될 수 있는 실물 크기의 진자형 TMD 모델을 이용한 자유진동 실험을 통해 와이어로프 스프링의 동적 특성들, 감쇠값과 강성을 얻어내었다. 선행 연구들과 다르게 와이어로프 스프링의 롤 모드와 텐션-컴프레션 모드를 분리하여 실험하였고 두 모드가 동시에 적용되는 모드의 컴비네이션에 대해 실험하였다. 또한, 스프링 코일의 지름과 코일 개수가 강성과 감쇠값에 미치는 영향을 확인하였다. 시스템은 하중 방향에 관계 없이 같은 강성과 감쇠값을 가졌다. 모드의 컴비네이션에서 롤 모드가 감쇠값에 주는 영향은 없는 것으로 보이지만, 강성은 두 모드에서의 개별적인 값들의 합과 같다. 감쇠값과 강성의 전체적인 경향은 기존 연구들과 잘 맞다.
