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문제 정의
- 대한주택공사는 앞으로 공동주택의 내진 성능과 사용성을 향상시키는 방법을 개발하기 위하여면진장치를 적용한 시험적인 구조물을 건설하였다. 이 건물의 설계에 관련하여 주택도시연구원의 천영수 박사와 아키니어링(Archineering, Inc.)의 황기태 박사가 공동으로 "RC 건물의 면진기법 적용을 위한 설계지침서 작성 및 실용화연구''라는 연구를 수행하였다. 이들은 UBC-97를 기초로 하여 우리나라의 지진위험도에 적합하게 수정한 면진 건축물의 설계기준(안)을 개발하였다.
- 교량의 면진을 위하여 그림 27(a)와 (b)에서 보는 Friction Pot Bearing과 Friction Rubber Bearing이 개발되었는데 이것들은 마찰력 증가에 따른 에너지 소산 효과를 얻기 위하여 사용되었으며 Friction Rubber Bearing의 복원력을 통하여 구조물과 교각의 상대적인 위치를 유지할 수 있도록 하기 위하여 사용되었다. 유니슨(주)는 그림 27(c)에서 보는 코일 형태의 탄소성 감쇠기를 개발하였으며 그림 27(d)의 Multi-layer Viscous Fluid Damper는 면진장치들과 함께 사용되어 수평방향의 감쇠력을 증가시킴으로써 변위를 제어하기 위한 목적으로 사용되었다. 서해대교에는 바람에 의하여 발생하는 케이블의 지나친 진동을 줄이기 위하여 그림 28에서 보는 케이블 감쇠기도 도입이 되었다.
- 이 논문에서는 LNG 저장탱크가 면진 기술의 첫 번째 적용사례로 소개하며 이어서 몇 개의 면진 구조물에 대하여 설명하고 우리나라에서 구조물에 진동제어 장치를 적용한 사례를 소개한다. 그리고 우리나라에서의면진기술 발전에 대한 이해를 돕기 위하여 면진시스템의 개발을 위한 학계와 산업체의 연구활동에 대한 내용에 대하여 기술하였다.
- 현재 우리나라에서 진동제어장치가 설치된 건축물로는 HMD(Hybrid Mass Damper)가 설치된 인천 신공항 관제탑, TMD(Tuned Mass Damper)가 설치된 양양국제공항 관제탑 및 부산의 센텀시티, TLD(Tuned Liquid Damper)가 설치된 부산의 하이페리온, 점탄성 감쇠기가 설치된 갤러리아 팰리스 등이 있다. 본 논문에서는 일반적으로 축 변형으로 진동을 제어하는 방법 대신에 건축물의 특성을 고려하여 감쇠기의 전단변형으로 진동을 제어하는 새로운 방식을 택한 갤러리아 팰리스의 감쇠기 적용사례를 예로 들고자 한다. 갤러리아 팰리스는 46층 주상복합건물이며 큰 풍하중이 작용하였을 경우에 거주자들의 편안한 생활환경을 확보하기 위하여 특별한 형태의 점탄성 감쇠기가 개발되었다.
- 보기로 한다. 이 논문에서는 LNG 저장탱크가 면진 기술의 첫 번째 적용사례로 소개하며 이어서 몇 개의 면진 구조물에 대하여 설명하고 우리나라에서 구조물에 진동제어 장치를 적용한 사례를 소개한다. 그리고 우리나라에서의면진기술 발전에 대한 이해를 돕기 위하여 면진시스템의 개발을 위한 학계와 산업체의 연구활동에 대한 내용에 대하여 기술하였다.
- 이 논문에서는 우리나라에서 면진 및 진동제어 기술이 적용된 구조물들에 대하여 간단히 소개하고 우리나라와 같은 약진지역에서 면진과 진동제어가 가지는 의미를 되새겨 보고 이러한 기술이 더 널리 보급되기 위하여 필요한 일들을 제시해 보기로 한다. 이 논문에서는 LNG 저장탱크가 면진 기술의 첫 번째 적용사례로 소개하며 이어서 몇 개의 면진 구조물에 대하여 설명하고 우리나라에서 구조물에 진동제어 장치를 적용한 사례를 소개한다.
가설 설정
- 그런데 이것은 전단벽 구조시스템의 경우에 전단변형 모드가 아니라 휨변형 모드로 변형할 것이기 때문에 적절하지 않다. 그래서 연직방향의 인접한 벽체의 상대변위는 그림 22(b)와 같이 점탄성 감쇠기의 전단변형을 유발할 것이다. 감쇠기 설치가 가능한 42층에 5개의 감쇠기가 그림 23(b)와 같이 설치되었다.
- 첫째: 교량에는 이미 탄성받침을 사용하고 있었으므로 이것을 면진장치로 바꾸는 것만으로도 쉽게 내진성능을 향상시킬 수가 있어서 신설 교량의 설계에는 물론이고 기존교량의 내진성능 향상의 가장 효과적인 방법으로 면진기술이 적용될 수가 있기 때문이다. 둘째: 교량에 대해서는 내진설계 기준에 면진에 대하여 정의를 하고 있지만 건물의 내진설계에는 면진이나 진동제어에 의한 내진성능 개선을 인정하지 않고 있기 때문이다. 따라서 면진설계된 건축물은 건축허가를 받는 단계부터 상당한 어려움을 겪고 있으므로 대부분의 건축주가 이를 기피하기 때문이다.
- 설계지진은 표 1 에서 보는 바와 같으며 9개의 지진동에 대한 면진장치의 최대수평변위는 3가지의 지진동 수준에 따라 각각 13cm, 25cm 및 53cm이다. 상부구조 물의 감쇠율은 2%로 가정하였으며 안전한 결과를 얻기 위하여 면진시스템의 이력감쇠만을 사용하였다. 그래서 면진장치의 변형능력은 시험에서 80cm인 것으로 파악되었지만 설계변위는 65cm로 결정되었다.
- 이 건물의 면진에 적용된 납면진받침은 그림 7과 8에서 보는 바와 같다. 우리나라의 내진설계기준이 면진기술에 대하여 규정하고 있지 않기 때문에 건물은 내진설계기준을 따르기 위하여 고정기초인 경우로 가정하고 설계되었다. 그래서 건물은 내진설계 기준에서 요구하는 수준보다 훨씬 더 큰 지진에 대해서도 큰 피해가 없이 견뎌낼 수 있을 것으로 생각된다.
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