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강재 플레이트 댐퍼의 구조성능에 관한 연구
A Study on the Structural Performance of Steel Plate Damper 원문보기

韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.29 no.2, 2017년, pp.159 - 167  

윤일로 (경북대학교, 건설방재공학부) ,  김철환 (경북대학교, 건축학부) ,  도천기 (경북대학교, 건설방재공학부) ,  장웅 (경북대학교, 건축공학과)

초록
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최근에 경주에서 발생한 지진으로 인해 건축물은 많은 피해를 입고 있다. 이는 내진설계법이 적용되지 않은 기존의 건축물에서 주로 많은 피해가 발생한 것으로서 이러한 건축물을 대상으로 내진 성능을 향상시키기 위한 조치가 필요하다. 본 연구에서는 내진설계가 되지 않은 기존 건축물의 내진성능을 향상시키기 위해 제안된 대각 스트럿형태 강재 플레이트 댐퍼의 유효성을 규명하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 제안된 대각 플레이트의 각도 및 스트럿 간격을 변수로 한 9가지의 실험체를 제작하여 댐퍼의 하중-변형 관계를 실험을 수행하였으며, 이를 해석적으로 검증하기 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 결과 제안된 댐퍼의 형상에 따른 강도 및 강성 등을 규명하였으며, 댐퍼의 유효성을 규명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The earthquake which was recently occurred in Kyeongju area caused serious damage to several structures. It is needed to improve capacity against seismic of existing structures constructed before providing seismic design code. This paper is to verify the structural characteristics proposed diagonal ...

주제어

#내진설계   #강재 댐퍼   #구조실험   #유한요소해석   #구조적 특성  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 대각 스트럿형태의 강재 플레이트 댐퍼를 이용하여 구조물의 내진 성능 향상을 위한 새로운 형상의 강재 댐퍼를 제안하고, 실험 및 해석을 통하여 다음과 같은 결론은 얻었다.
  • 본 연구에서는 댐퍼의 단면이 인장거동을 하여 전단면이 충분히 항복하여 저항하는 형태로서 제안된[7] 대각형 강재 댐퍼를 대상으로 실험 및 해석을 수행하여 이력특성을 파악하고, 댐퍼로서의 구조적 효율성을 규명하고자 한다.

가설 설정

  • 6은 각 실험체의 각 Cycle 별로 나누어 비교하고 있다. 1cycle에서의 흡수능력은 실험체의 강성과 높은 관계를 가지고 있으며, 4cycle 이후에는 지지하중의 차에 다른 차이가 크게 나타나고 있다. 따라서 D30 type에 비해 D46, D60 type 실험체가 높은 흡수 능력을 가지고 있음을 알 수 있다.
  • 실험체의 단면 공제율은 50％로 동일하게 제작하였으며, 오차범위는 ±1％ 내외이다. 공제율 50％는 본연구의 댐퍼가 창문틀 부위에 설치된다고 가정하여 채광, 미관 등을 고려하여 결정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강재 플레이트 댐퍼은 무엇인가? 일반적으로 내진성능을 향상시키는 방법으로는 기둥과 보로 구획된 골조 내에 새로운 벽을 증설하거나 기존 벽두께를 증가 또는 기존부재의 강성을 증가시켜 내진성능을 향상시키는 강도․강성을 증가시키는 방법과 주로 기둥의 전단보강에 사용하여 기둥의 파괴형식을 전단파괴에서 휨파괴로 이동시켜 변형(연성)능력을 향상시키는 방법, 구조물의 감쇠를 증가시킴으로써 지진에너지를 소산시키는 방법 등으로 분류할 수 있다. 에너지소산형 장치 중에서 강재 플레이트 댐퍼는 감쇠 성능에 기반한 설계를 함으로써, 구조물에 발생하는 하중 에너지를 소산시켜 구조물에 직접적인 하중 유입을 막으며, 구조물에 발생하는 변형을 플레이트 댐퍼에 집중시켜 구조물의 소성변형을 최소화하고, 반복이력에 대한 안정적인 거동을 유도하는 방법이다.
대각 스트럿 형태의 강재 플레이트 댐퍼의 파괴양상은 어떠한가? (3) 각 실험체의 파괴양상은 대각 스트럿의 인장 및 압축응력에 의해 면외 방향의 변형이 크게 발생하고 있으며, 또한, 단부에 응력집중 및 지지부위에서 균열, 찢김 등의 파괴가 발생하고 있어, 추후 이에대한 연구 및 보강이 필요할 것으로 판단된다.
내진성능을 향상시키는 방법은 무엇인가? 일반적으로 내진성능을 향상시키는 방법으로는 기둥과 보로 구획된 골조 내에 새로운 벽을 증설하거나 기존 벽두께를 증가 또는 기존부재의 강성을 증가시켜 내진성능을 향상시키는 강도․강성을 증가시키는 방법과 주로 기둥의 전단보강에 사용하여 기둥의 파괴형식을 전단파괴에서 휨파괴로 이동시켜 변형(연성)능력을 향상시키는 방법, 구조물의 감쇠를 증가시킴으로써 지진에너지를 소산시키는 방법 등으로 분류할 수 있다. 에너지소산형 장치 중에서 강재 플레이트 댐퍼는 감쇠 성능에 기반한 설계를 함으로써, 구조물에 발생하는 하중 에너지를 소산시켜 구조물에 직접적인 하중 유입을 막으며, 구조물에 발생하는 변형을 플레이트 댐퍼에 집중시켜 구조물의 소성변형을 최소화하고, 반복이력에 대한 안정적인 거동을 유도하는 방법이다.
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참고문헌 (10)

  1. 우승기, 이창환, 주영규, 김상대(2013) 최적형상을 갖는 휨지배형 강재 스트럿 댐퍼의 단조성능 평가, 대한건축학회논문집, 대한건축학회, 제29권, 제2호, pp.3-11. Woo, S.Ki., Lee, C.H., Ju, Y.K., and Kim, S.D. (2013) Performance Evaluation of Optimized Flexure-Dominated Steel Strip Dampers under Monotonic Loading, Journal of Architectural Istitute of Korea, AIK, Vol.29. No.3, pp.3-11 (in Korean). 

  2. 이상호, 오상훈, 백은림(2011) 철근콘크리트 골조의 내진 성능향상을 위한 강재댐퍼시스템의 제안, 대한건축학회논문집, 대한건축학회, 제27권, 제9호, pp.21-28. Lee, S.H., Oh, S.H., and Baek, E.L. (2011) The Proposal of Steel Damper System to Improve the Seismic Performance of Reinforced Concrete Frame, Journal of Architectural Istitute of Korea, AIK, Vol.27. No.9, pp.21-28 (in Korean). 

  3. Lee, M.H., Oh, S.H., Huh, C., Oh, Y.S., Yoon, M.H., and Moon, T.S. (2005) Ultimate energy absorption capacity of steel plate slit dampers subjected to shear force, International Journal of Steel Structures, KSSC, Vol.2, No.2, pp.71-79. 

  4. Chan, Ricky W.K. and Albermani, Faris. (2008). Experimental study of steel slit damper for passive energy dissipation, Engineering Structures, Vol.30, No.4, pp.1058-1066. 

    상세보기 crossref

  5. 안태상, 김영주, 박진화, 김형근, 장동운, 오상훈(2012) 건물의 내진보강을 위한 캔틸레버타입 강재댐퍼의 실험, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제24권, 제2호, pp.149-161. Ahn, T.S., Kim, Y.J., Park, J.H., Kim, H.G., Jang, D.W., and Oh, S.H. (2012) Experimental study on a Cantilever Type Metallic Damper for Seismic Retrofit of Building Structures, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.24. No.2, pp.149-161 (in Korean). 

    원문보기 상세보기

  6. 오상훈, 최광용, 유홍식(2012) 고층 전단벽시스템 적용을 위한 직렬 연결형 강재이력댐퍼의 구조성능평가, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제24권, 제4호, pp.371-382. Oh, S.H., Choi, K.Y., and Ryu, H.S. (2012) Structural Performance Evaluations of Steel Hysteretic Damper in Series for High-Rise Shear Wall System, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.24, No.4, pp.371-382 (in Korean). 

    원문보기 상세보기

  7. 김철환, 정환목, 장웅(2015) 대각형태 강재 플레이트 댐퍼의 해석적 연구, 한국공간구조학회 춘계학술발표회 논문집, 제11권, 제1호 (통권 제 11호), pp 99-100. Kim, C.H., Jung, H.M., and Jang, W. (2015) Analytical Study on the Steel Plate Damper with Diagonal Type, Proceedings of KASS 2015 Spring Conferrence, KASS, Vol.11, No.1, pp.99-100. 

  8. IWATA, M., Huang, Y.H., KAWAI, H. and WADA, A. (1995) Study on the-Danage Tolerant Structutes, Journal of Technology Design, AIJ, No.1, pp.82-88. 

  9. 이명호, 오상훈, 윤명호(2009) 강재슬릿댐퍼를 부착한 X형 가새골조의 에너지 흡수능력, 대한건축학회 논문집구조계, 대한건축학회, 제25권, 제11호, pp.53-60. Lee, M.H., Oh, S.H., and Yoon, M.H. (2009) Energy Absorption Capacity of X-Type Braced Frame with Steel Plate Slit Dampers, Journal of Architectural Istitute of Korea, AIK, Vol.25. No.11, pp.53-60 (in Korean). 

    상세보기

  10. 대한건축학회 건축구조기준(2009). Architectural Institute of Korea(2009), Korean Building Code(KBC-2009) (in Korean). 

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