Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

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TMD-Based Adaptive Smart Structural Control System for Multi-Hazard

TMD 기반 적응형 스마트 구조제어시스템의 멀티해저드 적응성 평가

  • Kim, Hyun-Su (Division of Architecture, Architectural and Civil Engineering, Sunmoon University)
  • 김현수 (선문대학교 건축사회환경학부)
  • Received : 2017.04.24
  • Accepted : 2017.07.07
  • Published : 2017.07.31
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Abstract

This paper evaluated the safety and serviceability of a building structure considering the multi-hazard and proposed TMD-based adaptive smart control system to improve the structural performance. To make multi-hazard loads, an artificial earthquake and artificial wind loads were generated based on representative regions of strong seismicity and strong wind in U.S.A. The safety and serviceability of a 20-story example building structure were investigated using the generated artificial loads. A smart TMD was employed to improve the safety and serviceability of the example structure and its capacity of structural performance improvement was evaluated. The smart TMD was comprised of a MR (magnetorheological) damper. Numerical analysis showed that the example building structure could not satisfy the design limit of safety and serviceability with respect to multi-hazard. The smart TMD effectively reduced the seismic responses associated with the safety and wind-induce responses associated with serviceability.

본 연구에서는 멀티 해저드를 고려한 빌딩 구조물의 안전성 및 사용성에 대한 평가를 수행하였고 지진 하중 및 풍하중에 대한 안전성과 사용성이 관련된 구조 성능을 개선하기 위하여 TMD 기반 적응형 스마트 구조 제어 시스템을 제안하였다. TMD 기반 적응형 스마트 구조 제어 시스템은 MR 감쇠기를 이용하여 구성하였다. 멀티 해저드 하중을 작성하기 위하여 미국의 대표 강진 지역 및 강풍 지역을 선택 하여 해당 지역의 특성을 고려한 인공 지진 하중 및 인공 풍 하중을 작성 하였다. 작성된 하중을 사용하여 20층 예제 구조물의 안전성 및 사용성을 검토하였다. 대상 예제 구조물의 안전성 및 사용성을 개선하기 위하여 스마트 TMD를 적용 하였고 성능 개선 정도를 평가하였다. 스마트 TMD는 MR 감쇠기를 이용하여 구성하였다. 수치 해석 결과 예제 구조물은 멀티 해저드에 대하여 안전성 및 사용성 측면에서 모두 설계 기준 값을 벗어났다. 스마트 TMD가 안전성과 연관되는 지진 응답과 사용성과 연관되는 풍 응답을 모두 효과적으로 저감시키는 것을 확인하였다.

Keywords

References

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