표제지
목차
연구요약 3
제1장 서론 16
1.1. 연구배경 및 목적 17
1.2. 연구범위 및 방법 21
1.3. 기대효과 22
제2장 제진기술 현황 24
2.1. 제진설계의 개념 26
2.2. 제진댐퍼의 종류 28
2.3. 제진댐퍼의 기술현황 32
2.3.1. 국내 32
2.3.2. 국외 35
제3장 제진댐퍼의 개발 37
3.1. 기술개발과정 39
3.2. 댐퍼의 구성과 특성 46
3.2.1. 댐퍼의 구성 47
3.2.2. 댐퍼의 특성 49
3.3. 기본원리 및 이론 51
제4장 제진댐퍼의 구조성능평가 54
4.1. 제진댐퍼의 목표성능 56
4.2. 마찰패드 실험 57
4.3. 인방형 마찰댐퍼 실험 61
4.3.1. 1차 실험 61
4.3.2. 2차 실험 66
4.3.3. 3차 실험 73
4.4. 제진댐퍼 진동대 실험 78
제5장 제진댐퍼의 설계기법 85
5.1. 제진설계기준 87
5.2. 제진설계기법 90
5.2.1. 개발댐퍼의 이력모델 90
5.2.2. 제진설계기법 93
제6장 제진댐퍼의 적용효과 103
6.1. 개요 105
6.2. 내진성능 분석 107
6.3. 경제성 118
6.4. 가변성 124
제7장 결론 129
참고문헌 134
[부록] 139
A. 해외 제진설계기준 140
A.1. 미국 (ASCE 7-05) 140
A.2. 일본 (JSSI) 174
B. 제진댐퍼의 설계매뉴얼 193
B.1. 일반 요구 사항 193
B.2. 목표성능의 설정 194
B.3. 에너지 소산장치의 모델링 196
B.4. 선형 해석 절차 198
B.5. 비선형 해석 절차 201
B.6. 비선형 정적 해석 절차 203
B.7. 비선형 동적 해석 절차 205
B.8. 시스템 상세 요구 사항 205
B.9. 에너지 소산 장치의 요구되는 실험 207
C. 구조성능인증서 210
판권기 211
[표 1-1] 내진설계기준의 변화 18
[표 1-2] 강화된 내진설계에 따른 철근배근량 증가(예) 19
[표 2-1] 지진에 견디는 기술의 종류 26
[표 2-2] 제진댐퍼의 종류별 장단점 비교 31
[표 2-3] 제진댐퍼가 적용된 국내 건물 사례 32
[표 3-1] 제진댐퍼의 형태에 따른 공동주택 적용성 비교 40
[표 3-2] 제진장치의 형태 및 설치위치에 따른 분류 44
[표 3-3] 제진댐퍼의 형태에 따른 공동주택 적용성 비교 45
[표 4-1] 국내 공동주택 인방보의 일반적 형상 및 성능 56
[표 4-2] 실험체 계획 57
[표 4-3] 실험체의 성능 60
[표 4-4] 1차 실험체 계획 62
[표 4-5] 1차 실험체의 성능실험결과 63
[표 4-6] 1차 실험체 계획 66
[표 4-7] 2차 실험체의 실험방법 67
[표 4-8] 2차 실험체의 성능실험결과 68
[표 4-9] 3차 실험체의 실험방법 74
[표 4-10] 3차 실험체의 성능실험결과 74
[표 5-1] 마찰댐퍼의 기본성능 91
[표 5-2] 비선형 해석방법의 종류 101
[표 6-1] 대상 모델 105
[표 6-2] 구조설계기준 106
[표 6-3] 지진하중 106
[표 6-4] SF 댐퍼 적용전후 콘크리트 물량 비교 118
[표 6-5] SF댐퍼 적용전후 철근 물량 비교 119
[표 6-6] SF댐퍼 적용전후 거푸집 물량 비교 119
[표 6-7] SF댐퍼 적용전후 기타 물량 비교 120
[표 6-8] 공사비 단가 120
[표 6-9] 골조공사비 비교 120
[표 6-10] 기둥 부재의 물량 비교 121
[표 6-11] 보 부재의 물량 비교 121
[표 6-12] 벽체 부재의 물량 비교 122
[표 6-13] 기초 부재의 물량 비교 122
[표 6-14] 제진설계 적용전후 콘크리트 및 철근의 물량 비교 123
[표 6-15] 벽체 부재의 철근 물량 비교 123
[표 6-16] SF 댐퍼 적용 전후 평면의 벽량 비교 (마천지구) 125
[표 6-17] 제진장치 적용 전후 평면의 벽량 비교 127
[그림 1-1] 중국 쓰촨성 지진 후 피해사례 18
[그림 1-2] 우리나라 지진발생의 연도별 현황 18
[그림 1-3] 강화된 내진설계로 신설된 가로방향 벽체 19
[그림 1-4] 연구개발목표 20
[그림 1-5] 제진댐퍼 적용후 평면의 가변성 확보(예) 22
[그림 1-6] 제진댐퍼 적용후 골조의 물량감소 효과(예) 23
[그림 2-1] 제진장치의 분류 29
[그림 2-2] 국내 건물에 적용된 제진댐퍼 33
[그림 2-3] 해외 건물에 적용된 제진댐퍼 35
[그림 2-4] 해외 건물에 적용된 마찰댐퍼 36
[그림 3-1] 국내 공동주택의 평면 39
[그림 3-2] 강재댐퍼와 마찰댐퍼의 이력형상 41
[그림 3-3] 마찰처리방법에 따른 하중-변위 관계 42
[그림 3-4] 강재댐퍼와 마찰댐퍼의 이력형상 43
[그림 3-5] 개발댐퍼의 형태 및 설치개념 46
[그림 3-6] SF댐퍼의 형상 47
[그림 3-7] SF댐퍼의 주요구성요소 상세 47
[그림 3-8] SF댐퍼의 구성요소 위치도 48
[그림 3-9] 타마찰재와 SF댐퍼에 사용한 마찰재의 반복이력특성 비교 49
[그림 3-10] 지진하중 작용시 인방보의 거동 특성 51
[그림 3-11] 횡력 작용시 전단벽의 상대 변형 원리 52
[그림 3-12] 횡력 작용시 전단벽의 상대 변형 원리 53
[그림 4-1] 마찰패드와 볼트 조합형태에 따른 실험체 형상 58
[그림 4-2] 가력 실험체의 형상 58
[그림 4-3] 실험체 설치 형상 59
[그림 4-4] 양쪽패드+중앙볼트형태일 때 단위 마찰패드의 볼트토크값 60
[그림 4-5] 1차 실험체 형상 62
[그림 4-6] 시험체 성능실험 모식도 63
[그림 4-7]/[그림 4-6] type 1의 성능이력 곡선 (볼트장력 300Nㆍm) 64
[그림 4-8]/[그림 4-7] type 1의 성능이력 곡선 (볼트장력 500Nㆍm) 64
[그림 4-9]/[그림 4-8] type 2의 성능이력 곡선 (볼트장력 300Nㆍm) 64
[그림 4-10]/[그림 4-9] type 2의 성능이력 곡선 (볼트장력 500Nㆍm) 65
[그림 4-11]/[그림 4-10] 2차 실험체 형상 67
[그림 4-12]/[그림 4-11] type 3의 성능이력곡선 (볼트장력 200Nm) 69
[그림 4-13]/[그림 4-12] type 3의 성능이력곡선 (볼트장력 300Nm) 69
[그림 4-14]/[그림 4-13] type 3의 성능이력곡선 (볼트장력 500Nm) 70
[그림 4-15]/[그림 4-14] type 3의 내구성 이력곡선 (볼트장력 500Nm) 70
[그림 4-16]/[그림 4-15] type 4의 성능이력곡선(볼트장력 300Nm) 71
[그림 4-17]/[그림 4-16] type 4의 내구성 이력곡선(볼트장력 400Nm) 71
[그림 4-18]/[그림 4-17] type 4의 의존성 이력곡선 (볼트장력 400Nm) 72
[그림 4-19]/[그림 4-18] type 4의 내구성 이력곡선 (볼트장력 400Nm) 72
[그림 4-20]/[그림 4-19] 3차 실험체의 형상 73
[그림 4-21]/[그림 4-20] type 5의 성능이력 곡선 (와셔두께 18㎜) 75
[그림 4-22]/[그림 4-21] type 5의 성능이력 곡선 (와셔두께 27㎜) 76
[그림 4-23]/[그림 4-22] type 5의 내구성 이력 곡선 (와셔두께 27㎜) 76
[그림 4-24]/[그림 4-23] type 5의 의존성 이력 곡선 (와셔두께 27㎜) 77
[그림 4-25]/[그림 4-24] type 5의 내구성 이력 곡선 (와셔두께 27㎜) 77
[그림 4-26]/[그림 4-25] 내진설계 실험체 78
[그림 4-27]/[그림 4-26] SF댐퍼가 설치된 실험체 79
[그림 4-28]/[그림 4-27] 실험체가 설치된 형상 79
[그림 4-29]/[그림 4-28] Kobe 지진파 80
[그림 4-30]/[그림 4-29] 내진설계된 실험체의 보단부 균열형상 (1.0배 지진파) 80
[그림 4-31]/[그림 4-30] SF댐퍼가 설치된 실험체의 보단부 균열형상 (1.0배 지진파) 81
[그림 4-32]/[그림 4-31] 내진설계된 실험체의 보단부 균열형상 (1.5배 지진파) 82
[그림 4-33]/[그림 4-32] SF댐퍼가 설치된 실험체의 보단부 균열형상 (1.5배 지진파) 82
[그림 4-34]/[그림 4-33] 450㎜ 인방보 내진실험체와 SF댐퍼 실험체의 가속도 형상 비교 (1.0배 지진파) 83
[그림 4-35]/[그림 4-34] 450㎜ 인방보 내진실험체와 SF댐퍼 실험체의 가속도 형상 비교 (1.5배 지진파) 83
[그림 4-36]/[그림 4-35] 600㎜ 인방보 내진실험체와 SF댐퍼 실험체의 가속도 형상 비교 (1.5배 지진파) 84
[그림 5-1] 제진장치의 설계 Flow chart 89
[그림 5-2] 마찰댐퍼의 일반적 수치해석모델 90
[그림 5-3] 실험결과에서 도출한 마찰댐퍼의 수치해석이력모델 91
[그림 5-4] 수정 수치해석이력모델 92
[그림 5-5] 비선형 정적해석 절차 94
[그림 5-6] Push-Over 곡선의 이상화 95
[그림 5-7] 비선형 정적해석 방법별 성능점 산정방법 96
[그림 5-8] 콘크리트 보 부재 단면재료의 비선형 특성 98
[그림 5-9] 부재 비선형 특성의 정의 99
[그림 5-10] 대표적인 콘크리트부재의 이력모델 100
[그림 5-11] 비선형 해석방법의 신뢰도 100
[그림 5-12] 상세해석모델의 시간이력해석 101
[그림 5-13] 단자유도(SDOF) 모델의 비선형 구조해석 102
[그림 5-14] 구조물의 다자유도(MDOF) 이상화 방법 102
[그림 6-1] 모델링 형상 107
[그림 6-2] 기준층 평면도 108
[그림 6-3] 제진설계시 사용된 SF댐퍼 형상 109
[그림 6-4] 밑면전단력 비교 109
[그림 6-5] 지진하중의 층간변형률 비교 110
[그림 6-6] 모델링 형상 110
[그림 6-7] 기준층 평면도 111
[그림 6-8] 제진설계시 사용된 SS댐퍼 형상 112
[그림 6-9] 밑면전단력 비교 112
[그림 6-10] 지진하중의 층간변형률 비교 113
[그림 6-11] 모델링 형상 113
[그림 6-12] 내진설계가 적용된 기준층 건축 평면 114
[그림 6-13] 제진설계가 적용된 기준층 구조 평면도 115
[그림 6-14] 제진설계시 사용된 SF댐퍼 형상 116
[그림 6-15] 밑면전단력 비교 116
[그림 6-16] 지진하중의 층간변형률 비교 117
[그림 6-17] 세대당 골조공사비 비교 121
[그림 6-18] 제진설계 적용전후 콘크리트 및 철근의 물량 비교 122
[그림 6-19] 기존 내진설계가 적용된 평면 125
[그림 6-20] 제진장치가 설치된 평면 125
[그림 6-21] 제진장치가 설치되기 전후의 구조 평면도 126
[그림 6-22] 제진댐퍼 적용 전후의 건축평면 비교 127
[그림 6-23] 기존 내진설계가 반영된 구조평면도 128
[그림 6-24] 제진댐퍼가 설치된 평면 128
[그림 7-1] 개발한 제진댐퍼의 형상 131
[그림 7-2] SF 댐퍼의 성능실험결과 132
[표 18.6-1] 감쇠계수, BV+1,B1D,BR,B1M,BmD 또는 BmM 159
[표 18.7-1] 힘계수, CmFDa,b 167
[표 18.7-2] 힘 계수, CmFVa,b 168
[표 4.2-1] 각 heq값에 대한 Dh예측식의 값 179
[표 4.2-2] 강재ㆍ마찰 댐퍼를 갖는 시스템의 정상상태에 대한 정적특성과 응답량의 평가식 일람(μ≥1) 187
[표 B-1] 성능수준별 지진하중 성능레벨 (FEMA356, 2000) 196
[그림 4.2-1] 등가주기 Teq, 등가감쇠정수 heq에 따른 변위ㆍ모의속도ㆍ모의가속도 응답의 제어 : (a) 제진구조, (b) 면진구조 174
[그림 4.2-3] 주기 T와 Dh와의 관계 : h0=0.02의 경우 177
[그림 4.2-4] Dh의 예측식과 실제의 감쇠효과 비교 178
[그림 4.2-5] 각 감쇠정수에 대한 BCJ-L2파의 Sd, Spv 및 Dh [식 4.2-9a]에 따른 평균치의 예측 180
[그림 4.2-6] 제진 메카니즘의 1질점계 모델에 따른 표현 181
[그림 4.2-7] 장치와 부착부재의 직렬결합체(부가계) 182
[그림 4-2-8]/[그림 4-8] 각종 댐퍼를 사용한 제진구조에 대한 에너지 흡수부, 부가계, 시스템의 정상응답 183
[그림 4.2-9] 강재ㆍ마찰 댐퍼를 갖는 시스템에 대한 (a) 구성부재의 정의, (b) 이러한 것들의 하중ㆍ변형곡선 186
[그림 4.2-10] 탄소성시스템의 제진성능 곡선 190
[그림 B-1] 구조물의 내진목표성능 설정 194
[그림 B-2] 비선형 해석을 통한 성능설계 195
[그림 B-3] Actual Situation 198
[그림 B-4] Force Analysis 198
[그림 B-5] Displacement Analysis 198
[그림 B-6] Time History Analysis 198