Control Performance Evaluation of Smart Mid-story Isolation System with RNN Model

The seismic response reduction capacity of a smart mid-story isolation system was investigated using the RNN model in this study. For this purpose, an RNN model was developed to make a dynamic response prediction of building structures subjected to seismic loads. An existing tall building with a mid-story isolation system was selected as an example structure for realistic research. A smart mid-story isolation system was comprised of an MR damper instead of existing lead dampers. The RNN model predicted the seismic responses accurately compared to those of the FEM model. The simulation time of the RNN model can be reduced significantly compared to the FEM model. After the numerical simulations, the smart mid-story isolation system could effectively reduce the seismic responses of the existing building compared to the conventional mid-story isolation system.

RNN 모델을 이용한 스마트 중간층 면진시스템의 제어성능 평가

본 논문에서는 RNN 순환 신경망 (Recurrent Neural Network) 모델을 사용하여 스마트 중간층 면진 시스템의 지진 응답 제어 성능을 수치 해석을 통하여 검토하였다. 이를 위해서 지진 하중을 받는 건물의 동적 지진 응답 예측을 위한 RNN 모델을 개발하였다. 보다 실제적인 연구를 위하여 중간층 면진 시스템이 설치된 실존하는 건물인 시오도메 스미토모 건물을 예제 구조물로 선택하였다. 스마트 중간층 면진 시스템은 기존의 납 댐퍼를 대신하여 MR (Magnetorheological) 댐퍼를 사용하여 구성하였다. 그 외 고무 베어링이나 강재 댐퍼는 그대로 사용 하였다. 수치 해석을 통하여 개발된 RNN 모델이 기존의 FEM (Finite Element Method) 모델과 비교해서 매우 정확한 응답을 예측하는 것을 확인할 수 있었다. RNN 모델을 사용하면 자유도가 많은 FEM 모델을 사용한 경우에 비하여 해석 시간을 대폭 줄일 수 있다. 개발된 RNN 모델을 사용한 수치 해석 결과 스마트 중간층 면진 시스템이 기존의 수동 중간층 면진 시스템에 비하여 구조물의 지진 응답을 대폭 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.