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문제 정의
- 이러한 해석결과를 분석하여 복원성과 에너지 소산 능력 사이에 최적의 설계 방법을 도출하였다. 마지막으로 시스템을 활용하고 피해저감 능력을 확인하기 위하여 본 마찰 댐퍼형 가새 시스템을 3층 프레임에 설치 모형화하여 비선형 동적 해석을 실시하고 댐퍼 시스템을 설치하지 않은 경우와 비교하여 댐퍼 시스템의 잔류변위 저감 효과를 직접적으로 입증하고자 한다.
- 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 활용과 성능적인 우수성을 검증하기 위하여 프레임 구조물을 설계하고 본 마찰 댐퍼형 가새 시스템을 직접 설치하여 실재 지진데이터를 활용하여 비선형 동적 해석을 수행하였다. 복원성과 에너지 소산 능력 향상을 확인하기 위하여 본 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 설치 유무에 따라서 지진 발생 후 가새 프레임 구조물에서 발생하는 최대변위와 잔류변위를 동시에 조사하고 평가 비교하고자 한다. 따라서 본 마찰 댐퍼형 가새 시스템을 설치한 경우와(3-SC-SMA 모델) 설치하지 않은 경우로(3-SC-S 모델) 나누어 2개의 프레임 모델을 제작하였다.
- , 2008). 본 연구에서는 본 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 거동 재현을 위하여 수행하는 해석에 신뢰성을 높이고자 수치해석용 스프링 요소 모델을 구조 실험에 의하여 얻어진 결과 데이터로 보정하는 작업을 수행하였다. 구조 실험용 모델은 총 길이가 0.
- , 2002). 본 연구에서는 상용화가 완성되어 현재 건설현장에서 널리 활용하고 있고 전단력에 의한 슬립(Slip, 미끄러짐) 마찰 거동으로 소산된 에너지로 충격흡수와 진동제어가 가능한 마찰 댐퍼(Friction Damper) 시스템 장치를 다루고자 한다. 댐퍼 장치 내에서 에너지 소산량을 결정하는 전단 마찰력은 표면 상태나 전단 볼트의 긴장량에 따라 쉽게 조정이 가능하다.
- 본 연구에서는 중심 가새 프레임에 일체로 설치하는 수동적인 변위 제어장치로써 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 역학적 거동과 성능적인 효율성에 대하여 주로 살펴 보았다. 초탄성 형상기억합금 와이어 연선은 시스템 내에서 재료의 복원력을 활용하여 잔류변위를 줄여주는 장치로 활용되는 반면에 볼트 마찰 댐퍼는 에너지를 소산하여 충격흡수와 진동저감 장치로 활용된다.
- 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템에서 주요한 부속품인 형상기억합금 연선과 마찰 댐퍼 시스템의 역학적 하중-변위 거동을 조사하고 스프링 요소를 모형화하는데 사용하였다. 이러한 스프링 요소는 수치해석을 수행하는데 활용되며 해석의 신뢰를 높이고 정확한 거동을 예측하고자 실험 결과에 보정하였다. 본 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 최적 설계 파라미터를 예측하기 위하여 마찰력을 변수로 하여 비교 연구를 수행하였으며 그 결과 복원력과 마찰력이 거의 동등한 조건하에 설계시 복원성과 에너지 소산 능력 측면에서 최적의 결과를 도출함을 입증하였다.
- 최근에는 지진으로 인한 구조물의 피해를 저감하고 잔류변위의 발생을 최대한 줄이고자 구조물 내에 자동복원이 가능한 부가적인 장치를 설계하는 방식이 각광을 받고 있다. 이러한 이유로 본 연구에서는 기존의 충격흡수용 마찰 댐퍼 시스템의 에너지 소산 능력을 최대한 활용하고 잔류변위 발생의 단점을 보완하기 위하여 추가의 복원 시스템을 도입한 새로운 댐퍼 시스템 장치에 대하여 성능과 활용 측면에서 살펴보고자 한다.
- 이러한 이유로 본 연구에서는 대표적인 지능형 변위장치로써 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼 시스템의 성능을 기반으로 한 최적의 설계 방식을 다양 조건의 해석 결과의 분석을 통하여 제안하고자 한다. 댐퍼 시스템 내에서 발생하는 복원성과 슬립현상에 의한 마찰은 개별적인 비선형 스프링 요소로 모형화하여 거동을 재현하였다.
가설 설정
- LA 지역에 단단한 토양 위에 위치한 일반적인 사무실 건물로 가정하였고 내진 설계의 범주를(Seismic Design Category, 이하 SDC) 강진 지역으로 가정하여 프레임 모델을 제작하였다. 50년 주기 10%의 발생 빈도 수준의 지진 강도로 가속도 지도를 활용 0.2초와 1초의 가속도를 각각 2.35g와 1.41g로 가정하고 설계 지침에 의거하여 변환된 등가의 하중을 설계 하중으로 규정하였다. 프레임 모델에 정적 푸쉬오버(Push-over) 해석을 수행하여 처짐을 허용범위 이내로 제한하여 안전성을 확보하였다.
- 하중 조건을 포함한 상세한 설계 조건은 Table 4에서 정리하였다. LA 지역에 단단한 토양 위에 위치한 일반적인 사무실 건물로 가정하였고 내진 설계의 범주를(Seismic Design Category, 이하 SDC) 강진 지역으로 가정하여 프레임 모델을 제작하였다. 50년 주기 10%의 발생 빈도 수준의 지진 강도로 가속도 지도를 활용 0.
- , 2003) 사하중과 일부의 활하중이 등가로 치환된 덩어리 질량을 보와 기둥이 만나는 모든 절점에 입력하였다. 보와 기둥이 만나는 절점은 용접 형태의 완전 강접 접합부로(Fully Rigid Connection) 가정하였으며 접합부 패널존의(Panel Zone) 폭의 길이만큼 보 요소에 강접 옵셋을(Rigid Offset) 입력하였다. 해석을 수행하는 동안에 P-Delta 효과에 의한 기둥의 2차원적인 비선형 거동을 고려하였다.
- 72kN/mm). 복원력과 에너지 소산 능력의 상호 관계를 명확하게 규명하기 위하여 마찰력을 변수로 가정하고 모든 모델 케이스에 동일한 규격의 초탄성 형상기억합금 와이어 시스템으로 설계하였다. 초탄성 형상기억합금 와이어 시스템과 관련된 파라미터인 KSMA, α, PSMA, MS, PSMA, AF들은 각각 0.
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