표제지
목차
연구요약 3
제1장 서론 15
1.1. 연구배경 및 목적 16
1.2. 연구범위 및 방법 19
1.3. 기대효과 21
제2장 풍ㆍ지진 진동제어 22
2.1. 풍하중 특성 24
2.1.1. 설계고려사항 24
2.1.2. 바람의 성질 26
2.1.3. 바람의 특성 27
2.2. 지진하중의 특성 31
2.2.1. 설계고려사항 31
2.2.2. 지진의 성질 32
2.2.3. 지진의 특성 34
2.3. 풍ㆍ지진동 제어시스템 41
2.3.1. 지진동 제어 댐퍼 43
2.3.2. 풍진동 제어 댐퍼 44
2.3.3. 하이브리드 댐퍼 47
제3장 풍ㆍ지진 복합댐퍼 개발 50
3.1. 기술개발과정 52
3.1.1. 댐퍼의 종류 53
3.1.2. 댐퍼의 재료 54
3.2. 기본원리 및 이론 60
3.2.1. 복합제진댐퍼의 원리 60
3.2.2. 개발한 복합댐퍼의 원리 62
3.3. 댐퍼의 구성 및 특성 65
3.3.1. 이력 인방형 복합 제진댐퍼 65
3.3.2. 마찰 인방형 복합 제진댐퍼 67
3.3.3. 마찰 브레이스형 복합 제진댐퍼 68
제4장 복합댐퍼의 성능평가 70
4.1. 제진댐퍼의 목표성능 72
4.2. 제진댐퍼의 재료성능실험 73
4.2.1. 고감쇠 고무 73
4.2.2. 강재 78
4.3. 복합댐퍼의 구조성능실험 82
4.4. 소결 90
제5장 복합댐퍼의 제진설계기법 91
5.1. 제진설계기준 93
5.1.1. 내진 설계기준 93
5.1.2. 내풍 설계기준 96
5.1.3. 하중기반 제진설계기준 102
5.1.4. 성능기반 제진설계기준 107
5.2. 제진설계절차 110
5.3. 제진설계기법 113
5.3.1. 비선형 정적해석 113
5.3.2. 비선형 동적해석 117
5.4. 설계매뉴얼 123
5.4.1. 일반 요구 사항 123
5.4.2. 목표성능의 설정 124
5.4.3. 에너지 소산장치의 모델링 127
5.4.4. 선형 해석 절차 129
5.4.5. 비선형 해석 절차 132
5.4.6. 시스템 상세 요구 사항 137
5.4.7. 에너지 소산 장치의 요구되는 실험 138
제6장 복합댐퍼의 적용효과 141
6.1. 성능분석 144
6.1.1. 내풍 성능분석 145
6.1.2. 내진 성능분석 146
6.2. 경제성분석 151
제7장 결론 153
참고문헌 158
판권기 163
[표 2-1] 진동제어장치 종류 41
[표 2-2] 제진댐퍼의 종류별 장단점 비교 42
[표 3-1] 댐퍼의 종류 53
[표 4-1] SF 댐퍼의 기본성능 기준값 73
[표 4-2] 고감쇠 고무시편 성능평가 결과 77
[표 4-3] 강재핀 형상결정을 위한 변수개요 78
[표 4-4] 1차 성능평가 결과 80
[표 4-5] 복합댐퍼 실험체 일람 82
[표 4-6] 가력프로그램(핀-락 발생 전) 85
[표 4-7] HDRS-1 실험결과(핀-락 발생 전, 진폭 3㎜ 가력 시) 89
[표 5-1] 내풍대책의 정비 97
[표 5-2] 지형 범주와 관련된 변수 100
[표 5-3] 내진성능수준과 설계지반운동을 고려한 건축물의 내진성능목표 109
[표 5-4] 비선형 해석방법의 종류 121
[표 5-5] 성능수준별 지진하중 성능레벨(FEMA356, 2000) 예시 126
[표 6-1] 대상 모델 143
[표 6-2] 구조설계기준 143
[표 6-3] 기둥 부재의 물량 비교 151
[표 6-4] 보 부재의 물량 비교 152
[표 6-5] 벽체 부재의 물량 비교 152
[표 6-6] 기초 부재의 물량 비교 152
[그림 1-1] 바람에 의한 피해 16
[그림 1-2] 개발 댐퍼의 형상 및 개념도 17
[그림 1-3] 연구의 목표 21
[그림 2-1] 단순화한 풍하중의 2차 흐름도 28
[그림 2-2] 비좌굴가새와 이력거동 43
[그림 2-3] 마찰감쇠기 적용사례 43
[그림 2-4] 점탄성댐퍼 전형적인 형상 44
[그림 2-5] Taipei 101에 적용된 TMD 45
[그림 2-6] TLD 작동원리 46
[그림 2-7] 하이브리드 질량댐퍼(HMD) 47
[그림 2-8] 아웃리거 댐퍼 시스템 개념도 48
[그림 2-9] 아웃리거 댐퍼가 적용된 St. Francis Tower 48
[그림 2-10] 비좌굴가새시스템과 하이브리드 비좌굴가새시스템 비교 49
[그림 3-1] 30층 이상 되는 건물 예 52
[그림 3-2] 점탄성 댐퍼의 이력성상 54
[그림 3-3] 변형진폭에 따른 실험결과 54
[그림 3-4] 변형진폭에 따른 강성 및 등가점성감쇠 55
[그림 3-5] 변형속도에 따른 실험결과 56
[그림 3-6] 변형속도에 따른 강성 및 등가점성감쇠 57
[그림 3-7] 비석면유기체 재질패드(break lining pad) 58
[그림 3-8] 강재댐퍼의 형상 59
[그림 3-9] 상세 인방보형 복합댐퍼의 원리 60
[그림 3-10] 브레이스형 복합댐퍼 원리 61
[그림 3-11] Rate 모델의 이력거동 63
[그림 3-12] 강재댐퍼와 마찰댐퍼의 이력형상 63
[그림 3-13] 복합댐퍼의 이력성상 64
[그림 3-14] 강재+고감쇠고무 인방형 복합 제진댐퍼 65
[그림 3-15] 마찰+고감쇠고무 인방형 복합 제진댐퍼 67
[그림 3-16] 마찰+고감쇠 고무 브레이스형 복합 제진댐퍼 1 68
[그림 3-17] 마찰+고감쇠 고무 브레이스형 복합 제진댐퍼 2 69
[그림 4-1] 고감쇠 고무시편 이면전단 성능실험 74
[그림 4-2] 고감쇠 고무의 감쇠평가 75
[그림 4-3] 고감쇠 고무시편 동일변위별 성능평가 결과 75
[그림 4-4] 고감쇠 고무시편 동일주파수별 성능평가 결과 76
[그림 4-5] 고감쇠 고무시편 성능평가 결과 비교 76
[그림 4-6] 성능실험 변수 78
[그림 4-7] 강재핀 실험체 형상 79
[그림 4-8] 강재핀 실험형상 79
[그림 4-9] 강재핀에 대한 성능평가 결과 81
[그림 4-10] 복합댐퍼 형상 82
[그림 4-11] 실험체 상세 83
[그림 4-12] 실험체 테스트 셋업 84
[그림 4-13] 실험체 테스터 셋업 사진 85
[그림 4-14] 최대내력 86
[그림 4-15] 복합댐퍼의 하중-변위 곡선 87
[그림 4-16] 강재핀 수량이 최대내력에 미치는 영향 88
[그림 4-17] 강재핀 수량이 최대내력에 미치는 영향 88
[그림 4-18] HDRS-1 이력곡선 89
[그림 5-1] 전통적인 하중기반 설계방식의 원리 102
[그림 5-2] 유효감쇠와 설계스펙트럼의 감소 105
[그림 5-3] Pushover 곡선과 능력곡선 106
[그림 5-4] 선형해석을 위해 이상화된 완전탄소성 능력곡선 106
[그림 5-5] Seismic performance objectives from Vision 2000(SEAOC 1995) 108
[그림 5-6] Rehabilitation Objectives(FEMA356, 2000) 108
[그림 5-7] Performance matrix from ICC Performance Code(ICC 2006) 108
[그림 5-8] 예비응답해석 112
[그림 5-9] 구조물의 성능평가 112
[그림 5-10] 비선형 정적해석 절차 114
[그림 5-11] Push-Over 곡선의 이상화 115
[그림 5-12] 비선형 정적해석 방법별 성능점 산정방법 116
[그림 5-13] 콘크리트 보 부재 단면재료의 비선형 특성 118
[그림 5-14] 부재 비선형 특성의 정의 119
[그림 5-15] 대표적인 콘크리트부재의 이력모델 120
[그림 5-16] 비선형 해석방법의 신뢰도 120
[그림 5-17] 상세해석모델의 시간이력해석 121
[그림 5-18] 단자유도(SDOF) 모델의 비선형 구조해석 122
[그림 5-19] 구조물의 다자유도(MDOF) 이상화 방법 122
[그림 5-20] 구조물의 내진목표성능 설정 124
[그림 5-21] 비선형 해석을 통한 성능설계 125
[그림 5-22] 인방형 제진장치 적용효과-1 127
[그림 5-23] 인방형 제진장치 적용효과-2 127
[그림 5-24] Actual Situation 129
[그림 5-25] Force Analysis 129
[그림 5-26] Displacement Analysis 129
[그림 5-27] Time History Analysis 129
[그림 5-28] 비선형 해석 방법 개요 130
[그림 5-29] 등가이력 전환 방법 135
[그림 6-1] ○○○ 공동주택 아파트 형상 143
[그림 6-2] 제진댐퍼 적용 전후의 건축평면 비교 144
[그림 6-3] 적용 복합 제진댐퍼 형상 144
[그림 6-4] 내풍 성능 분석을 위한 해석과정 145
[그림 6-5] El-Centro 시간이력 146
[그림 6-6] Taft 시간이력 147
[그림 6-7] Hachinohe 시간이력 147
[그림 6-8] Art01 시간이력 148
[그림 6-9] Art02 시간이력 148
[그림 6-10] Art03 시간이력 149
[그림 6-11] Art04 시간이력 149
[그림 6-12] 밑면전단력 비교 150
[그림 6-13] 지진하중의 층간변형률 비교 150
[그림 6-14] 경제성 분석을 위한 모델동 형상 151
[그림 6-15] 제진설계 적용전후 콘크리트 및 철근의 샘플동 물량 비교 152
[그림 7-1] 개발 복합 제진댐퍼 형상의 개념 155
[그림 7-2] 개발 강재형 인방 복합 제진댐퍼 156
[그림 7-3] 개발 강재형 인방 복합 제진댐퍼 실험체 최대내력 156