[논문]구조물 내진보강을 위한 다중 마찰댐퍼의 성능 평가

김성배; 권형오; 이종석

doi:10.11112/jksmi.2022.26.6.54

구조물 내진보강을 위한 다중 마찰댐퍼의 성능 평가
Performance Evaluation of Multi-Friction Dampers for Seismic Retrofitting of Structures 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.26 no.6, 2022년, pp.54 - 63

김성배 ((주)제이원산업) , 권형오 (주식회사 브이테크) , 이종석 (한국건설생환환경시험연구원)

초록
AI-Helper

이 연구는 구조물 내진보강 장치의 하나인 마찰댐퍼에 관한 것으로, 내부 마찰재를 복합재료의 일종인 초고분자량 폴리에틸렌으로 대체하여 댐퍼를 개발하였다. 또한 마찰력이 발생하는 내부 구조를 여러 층으로 적층하는 다중 마찰방식을 적용하였다. 개발된 다중 마찰댐퍼의 성능 검증을 위해서 재료에 대한 기초 물성과 마모 특성, 디스크 스프링에 대한 특성 분석 시험을 수행하였다. 마모시험 시험결과, UHMWPE의 질량 감소율은 0.003%로 복합재료 기반의 마찰재 중에서 가장 우수한 성능을 보였다. 디스크 스프링은 유한요소해석과 시험결과로부터 설계기초자료를 확보하였다. 또한 개발된 다중 마찰댐퍼의 품질 안정성을 확인하기 위해 토크값에 따른 마찰력 변화와 감쇠장치에 대한 지진하중 시험을 수행하였다. 품질성능 시험결과, 토크 값 조절에 따라 선형적인 마찰력 변화를 보였으며, 지진하중 시험 결과, 마찰댐퍼의 허용오차는 설계기준에서 요구하는 15% 미만으로 나타나 내진보강 장치로서의 요구조건을 만족하는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is a study on the friction damper, which is one of the seismic reinforcement devices for structures. This study developed a damper by replacing the internal friction material with ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), a type of composite material. In addition, this study applied a multi-friction method in which the internal structure where frictional force is generated is laminated in several layers. To verify the performance of the developed multi-friction damper, this study performed a characteristic analysis test for the basic physical properties, wear characteristics, and disc springs of the material. As a result of the wear test, the mass reduction rate of UHMWPE was 0.003%, which showed the best performance among the friction materials based on composite materials. Regarding the disc spring, this study secured the design basic data from the finite element analysis and experimental test results. Moreover, to confirm the quality stability of the developed multi-friction damper, this study performed an seismic load test on the damping device and the friction force change according to the torque value. The quality performance test result showed a linear frictional force change according to the torque value adjustment. As a result of the seismic load test, the allowable error of the friction damper was less than 15%, which is the standard required by the design standards, so it satisfies the requirements for seismic reinforcement devices.

주제어

표/그림 (19)

그림 Fig. 1 Multi-friction damper photo and image
표 Table 1 Components of multi-friction damper
그림 Fig. 2 Test of material properties
표 Table 2 Mechanical and physical properties of the engineering plastics (manufacturer’s data)
표 Table 3 Material test results of UHMWPE
그림 Fig. 3 Test set up
표 Table 4 Wear resistance test conditions
표 Table 5 Wear resistance test results
그림 Fig. 4 Standard drawing of disc spring
그림 Fig. 5 Stress distribution of disc spring
그림 Fig. 6 Analysis results of load-displacement
표 Table 6 Specifications and analysis results
그림 Fig. 7 Disc spring and test setup
그림 Fig. 8 Comparison of analysis results and test results
표 Table 7 Compression test results of disc spring
그림 Fig. 9 Graph result of frictional force to torque change
표 Table 8 Seismic test conditions
그림 Fig. 10 Experimental result curves according to displacement
표 Table 9 Experimental results of multi-friction damper

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