• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권4호
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• pp.569-588
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• 2015

A comprehensive methodology is proposed for design of metallic dampers in seismic retrofit of earthquake-damaged frame structures. It is assumed that the metallic dampers remain elastic and only provide stiffness during frequent earthquake (i.e., earthquake with a 63% probability of exceedance in 50-year service period), while in precautionary earthquake (i.e., earthquake with a 10% probability of exceedance in 50-year service period), the metallic dampers yield before the main frame and dissipate most of the seismic energy to either prevent or minimize structural damages. Therefore by converting multi-story frame to an equivalent single-degree-of-freedom system, the added stiffness provided by metallic dampers is designed to control elastic story drifts within code-based demand under frequent earthquake, and the added damping with the combination of added stiffness influences is obtained to control structural stress within performance-based target under precautionary earthquake. With the equivalent added damping ratio, the expected damping forces provided by metallic dampers can be calculated to carry out the configuration and design of metallic dampers along with supporting braces. Based on a detailed example for retrofit of an earthquake-damaged reinforced concrete frame by using metallic dampers, the proposed design procedure is demonstrated to be simple and practical, which can not only meet current China's design codes but also be used in retrofit design of earthquake-damaged frame with metallic damper for reaching desirable performance objective.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.261-268
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• 2016

동조액체감쇠기(TLD)는 에너지 소산장치로써 구조물의 동적응답을 제어하기 위해 개발되었다. TLD는 풍하중에 의한 구조물의 응답을 제어에 매우 효과적임을 보여줬다. 그러나 TLD가 설치된 구조물의 지진응답의 제어에 대해서는 충분한 연구가 이뤄지지 않았다. 이 연구의 목적은 TLD가 설치된 구조물에 여러 동조비와 질량비를 대입하여 지진에 대한 TLD의 성능을 도출하는 것이다. 이러한 목적을 위해, 수치해석 연구가 실시되며, 다른 토양 조건 또한 고려되었다. 그 결과 지진하중에 대한 TLD의 성능은 구조물의 고유주기, 감쇠비에 따라 다르게 나타났다. 또한 TLD의 동조비 다르게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.39-50
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• 2009

인접건물 사이에 감쇠기 형태의 에너지 소산장치를 설치하고 연결함으로써, 지진 응답을 줄이고 내진 성능을 향상시킬 수 있는 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 서로 인접한 건물 간의 진동제어를 위하여 준능동 MR 감쇠기를 이용하는 퍼지 제어기법을 제시하고, MR 감쇠기의 감쇠력 조절을 시간에 따라 제어할 수 있도록 제시한 방법으로 제어기를 설계하였다. 제시한 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치모사를 수행하였으며, 다양한 역사지진의 지진응답 해석을 통해서 비제어시, 수동제어 및 준능동 퍼지제어 등에 대한 최대응답을 비교 분석하였다. 수치모사 결과 제시한 방법은, 다양한 주파수 성분을 가진 여러 가지 지진에 대해 매우 효과적인 제진 성능을 보이는 것으로 나타났다.

• 토지주택연구
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• 제1권1호
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• pp.43-50
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• 2010

본 연구에서는 RC골조의 내진보강을 위해 K형브레이스로 지지되는 강재댐퍼 설치방식을 제안하고 강재댐퍼에 의한 RC골조의 내진보강효과를 실험 및 설계식의 비교를 통해 검증하였다. 강재댐퍼로 보강된 RC골조의 성능은 RC골조 및 강재댐퍼의 강도-변형 관계를 각각 산정한 후 조합하여 산정하였다. 강재댐퍼 지지부재의 강성이 충분히 크지 않을 경우 댐퍼의 성능이 제대로 발휘될 수 없으므로 댐퍼의 지지부재인 브레이스의 강성 고려하여 강재댐퍼의 성능을 산정 하였다. 강재댐퍼 보강 RC골조의 내진보강효과를 확인하기 위한 실험은 비보강 RC골조를 기준 실험체로 하고 K형브레이스로 지지되는 강재 댐퍼의 설치 방법을 변수로 하여 횡력에 대한 실험체의 강도, 강성, 이력특성 등의 항목에 대해 평가하였다. 강재댐퍼 보강 RC골조는 강도, 강성, 에너지소산능력이 비보강 RC골조에 비해 우수한 것으로 나타나 강재댐퍼에 의한 보강효과를 확인할 수 있었다. 강재댐퍼 보강 RC골조의 실험결과와 설계식에 의한 성능을 비교한 결과 설계식이 강재댐퍼 보강 RC골조의 성능을 비교적 유사하게 나타낼 수 있는 것으로 검증되었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권5호
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• pp.449-466
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• 2019

Cable-stayed bridges are attractive due to their beauty, reducing material consumption, less harm to the environment and so on, in comparison with other kinds of bridges. As a massive structure with long period and low damping (0.3 to 2%) under many dynamic loads, these bridges are susceptible to fatigue, serviceability disorder, damage or even collapse. Tuned Mass Damper (TMD) is a suitable controlling system to reduce the vibrations and prevent the threats in such bridges. In this paper, Multi Tuned Mass Damper (MTMD) system is added to the Ahvaz cable stayed Bridge in Iran, to reduce its seismic vibrations. First, the bridge is modeled in SAP2000 followed with result verification. Dead and live loads and the moving loads have been assigned to the bridge. Then the finite element model is developed in OpenSees, with the goal of running a nonlinear time-history analysis. Three far-field and three near-field earthquake records are imposed to the model after scaling to the PGA of 0.25 g, 0.4 g, 0.55 g and 0.7 g. Two MTMD systems, passive and active, with the number of TMDs from 1 to 8, are placed in specific points of the main span of bridge, adding a total mass ratio of 1 to 10% to the bridge. The parameters of the TMDs are optimized using Genetic Algorithm (GA). Also, the optimum force for active control is achieved by Fuzzy Logic Control (FLC). The results showed that the maximum displacement of the center of the bridge main span reduced 33% and 48% respectively by adding passive and active MTMD systems. The RMS of displacement reduced 37% and 47%, the velocity 36% and 42% and also the base shear in pylons, 27% and 47%, respectively by adding passive and active systems, in the best cases.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.377-387
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• 2014

본 연구는 지진에 대한 구조물의 손상을 최소화 하기 위하여 슬립 저항력을 활용한 새로운 형태의 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 설계와 개발을 주로 다루고자 한다. 가새 부재 내에서 전단력에 의한 마찰 거동으로 상당량의 에너지를 수동적으로 소산하기 위하여 플레이트 전단 이음부 위에 슬롯 형태의 볼트 구멍을 설치한다. 여기에 전단 마찰 거동으로 인해 발생되는 잔류변형을 줄이고자 상온에서 원형복원이 가능한 초탄성 형상합금 와이어를 꼬아서 만든 연선을 설치하여 댐퍼 시스템 내에 복원성을 증진 시켰다. 기존에 주로 사용된 수동적인 변위 제어 장치와 비교하여 본 연구에서 다루고자 하는 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템은 중심 가새 프레임 구조물에 손쉽게 설치하여 지진발생 후에 구조물에 발생하는 층간 잔류변위를 최소화하여 유지 보수에 소모되는 비용의 대폭적인 절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 역학적인 거동 메커니즘을 살펴보고 실험값으로 보정되어 신뢰성을 확보한 스프링 모델을 사용하여 해석을 실시하였다. 시스템에 다양한 설계 변수를 적용하여 복원성과 에너지 소산 능력 측면에서 제안된 댐퍼의 성능 동향을 분석을 하고 최적의 설계 방식을 제안하고자 한다. 마지막으로 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼를 중심 가새 프레임 구조물에 설치하여 비선형 동적 해석을 실시하고 기존의 시스템과 비교하여 성능적인 우수성을 입증하고자 한다.

• Earthquakes and Structures
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• 제5권6호
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• pp.657-678
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• 2013

For economical earthquake resistant design of cable-stayed bridge tower, the use of energy dissipation systems for the earthquake protection of steel structures represents an alternative seismic design method where the tower structure could be constructed to dissipate a large amount of earthquake input energy through inelastic deformations in certain positions, which could be easily retrofitted after damage. The design of energy dissipation systems for bridges could be achieved as the result of two conflicting requirements: no damage under serviceability limit state load condition and maximum dissipation under ultimate limit state load condition. A new concept for cable-stayed bridge tower seismic design that incorporates sacrificial link scheme of low yield point steel horizontal beam is introduced to enable the tower frame structure to remain elastic under large seismic excitation. A nonlinear dynamic analysis for the tower model with the proposed energy dissipation systems is carried out and compared to the response obtained for the tower with its original configuration. The improvement in seismic performance of the tower with supplemental passive energy dissipation system has been measured in terms of the reduction achieved in different response quantities. Obtained results show that the proposed energy dissipation system of low yield point steel seismic link could strongly enhance the seismic performance of the tower structure where the tower and the overall bridge demands are significantly reduced. Low yield point steel seismic link effectively reduces the damage of main structural members under earthquake loading as seismic link yield level decreases due their exceptional behavior as well as its ability to undergo early plastic deformations achieving the concentration of inelastic deformation at tower horizontal beam.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.17-27
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• 2019

본 논문에서는 지진 하중 하에서 파이핑 시스템의 내진성능향상을 위하여 TMD의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 대상 파이프라인의 모드해석을 수행하였고, 이 중 방향별 질량참여율이 비교적 큰 1, 2 및 4번째 모드를 TMD 설치 위치로 선정하였다. 선정된 위치에 TMD 설계를 위하여 각각의 해당 모드를 단자유도 감쇠모델로 치환하고, TMD를 단자유도 감쇠모델로 고려하여 해당 파이프라인을 2자유도 시스템으로 변환하였다. 다음으로, 조화 지반 가진을 받는 변환된 2자유도 시스템의 응답증폭계수를 최소화할 수 있는 TMD의 강성 및 감쇠계수 값을 GA 최적화 방법을 통해 도출하였다. 이렇게 도출된 TMD 최적 설계 값을 파이프라인 수치모델에 적용하여 TMD 설치 유무에 따른 내진성능을 분석하였다. 수치해석 결과, TMD 설치 구간 배관부에서 방향 별 가속도 응답이 18%~51% 가량 감소함을 확인할 수 있었다. 배관부에 발생할 수 있는 최대 수직응력의 크기는 TMD 설치로 인하여 41%의 응력 감소가 있음을 확인할 수 있었다. 파이프라인 시스템의 최하단 앵커지점의 방향 별 반력은 원래의 최대 반력 세기에서 각각 37%, 34%, 43% 감소됨을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 향후 목표로 하는 원전의 주요 파이핑 시스템의 내진성능향상과 관련한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.17-22
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• 2003

본 연구에서는 나노기술을 이용하여 에너지 감쇠 기능을 활용한 감쇠기 개발에 대한 연구를 하였다. 유체 감쇠기를 대체하는 완충역할을 하는 미로구조를 가지는 실리카 겔 입자를 사용하였으며, 입자에 관련한 작동 유체로는 물을 사용하여 그 효과를 검증하였다. 콜로이드 감쇠기를 구현하기 인해서는 형성된 실리카 겔 입자의 표면을 유기 실리콘 매질을 이용한 소수화 코팅 처리를 하였다. 정적 하중 상태에서의 가역적 콜로이드 감쇠기에 대한 실험을 수행하였다. 콜로이드 감쇠기내 다공질 입자의 나노 유로(pore)와 다공성 입자의 직경, 다공성 입자의 구조, 그리고 대기압 상태에서 유체의 출입을 통제하기 위한 코팅처리의 분자 간 길이와 같이 여러 가지 요인의 콜로이드 감쇠기 이력현상에 대한 영향을 평가하였다. 감쇠기의 소산 에너지양과 효율에 대해서도 조사하여 유압 감쇠기 보다 뛰어난 결과를 얻었으며 콜로이드 감쇠기로 사용 가능하다는 사실을 입증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권1호통권41호
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• pp.61-70
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• 2005

본 연구에서는 하이브리드 면진장치가 설치된 단자유도 구조물에 대하여 진동대 실험을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 하이브리드 면진장치는 네 개의 FPS와 한 개의 MR 감쇠기로 구성하였다. 다양한 크기 및 특성을 가진 지진하중을 하이브리드 면진장치가 설치된 구조물에 가하여 진동제어 성능을 평가하였다. 본 연구에는 준능동 MR 감쇠기의 저항력을 효과적으로 조절하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였고 구조물에 부착된 계측기를 통하여 변위 및 가속도를 피드백으로 이용한다. 수동 및 준능동 제어기법을 사용하여 얻은 구조물의 응답을 서로 비교하였고 그 결과 FPS와 MR 감쇠기의 조합으로 다양한 특성의 하중을 받는 구조물의 진동제어를 효과적으로 수행할 수 있음을 알 수 있다.