In this study, a seismic design methodology for a friction damper based on the story shear force of an elastic building structure is proposed. First, using two normalization methods for the slip-load of a friction damper, numerical analyses of various single-degree-of-freedom systems are performed. From those analyses, the effect of the slip-load and brace stiffness was investigated and the optimal stiffness ratio of the brace versus original structure was found. Second, from the numerical analysis for five multi-story building structures with different natural frequency and the number of story, reasonable decision method for the total number of installation floor, location of installation and distribution of slip-loads are drawn. In addition, an empirical equation on the optimal number of installation floor is proposed. Finally, the superiority of the proposed method compared to the existing design method is verified from the numerical analysis.

In this study, the wind response characteristics of a transmission tower are investigated through stochastic analysis considering the dynamics of a transmission line, The assemblage of the transmission line and insulator are modeled as a double pendulum system connected to the SDOF model of the tower. It is observed that the background component of the overturing moment induced by the wind response of the transmission line has considerable portion in the total overtuming moment. Based on this observation, a rotational viscoelastic damper is proposed for the suppression of the transmission line response to reduce wind load on the transmission tower. To verify the effectiveness of the proposed damper, time history analysis is conducted for various wind velocities. From the result of the analysis, the proposed damper is proved to be effective in the reduction of the background component rather than the resonance component of the support reaction of the transmission line.

This paper proposes substructuring method using experimental model of only upper MDOF structure and verifies its applicability to shaking table test. The structure considered in the test is a five-stoty shear type building model which is divided into two parts, of which one is lower three floors for a numerical substructure and the other is upper two floors for a experinlental substructure. The experimental substructure is excited by the shaking table and the acceleration data for the input of shaking table is obtained numerically from lower numerical part. For implementation of the proposed substructuring method, a controller of the shaking table is designed reflecting experimental model. In comparison with acceleration responses, which are measured from experinlental part of 3rd, 4th, and 5th floor and are numerically calculated from the original five-stoty structure, it is observed that the experimental results match well with the numerical results in both time and frequency domain.

본 논문의 목적은 구조물의 지진응답제어를 위해 사용되는 MR 감쇠기의 성능을 선형화기법을 이용하여 등가의 선형 점성으로 표현하고, 이를 MR감쇠기가 설치된 축소건물에 대한 시스템식별 실험을 통해 얻은 결과와 비교하여, MR 감쇠기의 성능평가에 대한 선형화 기법의 타당성을 검증하는 것이다. 먼저, MR 감쇠기의 이력모델로 많이 사용되는 모델 중, 수학적 표현이 간단한 Bingham 모델에 등가선형화 기법을 적용하여 등가의 점성을 구하였다. 그리고, 진동대 가진실험을 통해 얻어진 MR감쇠기가 설치된 3층 소형구조물의 전달함수로부터 모드정보를 추출하고 이를 사용하여 구조물의 점성행렬을 구하였다. 선형화기법을 통해 Bingham 모델을 사용하여 예측된 점성과 실험을 통해 얻어진 MR감쇠기에 의해 증가된 점성은 5% 오차범위 이내로 일치된 결과를 보여준다.

In this study, equivalent linear damping and stiffness of a single-degree-of-freedom(SDOF) structure with a rotational friction damper are estimated using the result of experiments and compared with those obtained from non-linear time history analyses. First, the transfer function of the test model is constructed and then the equivalent stiffness and damping are calculated, using the half-power bandwidth (HPB) method. For comparative study, those properties are estimated based on stochastic theory in the time domain. Both equivalent linear systems identified from experiments and numerical analyses correspond well. Further, it is observed that there exists an optimal clamping force on the rotational friction damper from estimated equivalent damping.

In this paper, various dynamic model of magnetorheological (MR) damper, is required for describing the hysteresis of MR damper and for their application are investigated to structural control. The dynamic characteristics and control effects of the modeling methods for MR dampers such as Bingham, biviscous, hysteretic biviscous, simple Bouc-Wen, Bouc-Wen with mass element, and phenomenological models are studied. Of these models, hysteretic biviscous model which is simple and describes the hysteretic characteristics, is chosen for numerical studies. The capacity of MR damper is determined as a portion of not the building weight but the lateral restoring force.

The purpose of this paper is to evaluate the performance of a MR fluid damper for seismic vibration control of a structure in terms of equivalent linear damping or stiffness based on linearization technique and to experimentally verify the results from linearization technique by comparing them to those from system identification of a building structure with MR damper. First, among the various models for MR damper, the equivalent stiffness and damping are estimated for Bingham model which is mathematically simple and for Bouc-Wen model which can describe any kind of hysteretic behavior. Second, transfer function of a building structure with MR damper is obtained by performing shaking table tests and the stiffness and damping matrices of the structure are constructed using the modal information obtained by the transfer function. It is observed that the damping mathematically estimated using linearization technique for Bingham model matches well with the damping coefficient experimentally obtained by system identification.

본 논문의 목적은 탄성과 비탄성 구조물의 지진응답제어를 위한 마찰감쇠기의 설계절차를 제시하는 것이다. ATC-40과 ATC-55를 이용하여 비탄성 구조물의 등가선형감쇠비와 등가선형주기를 구하였고, 이에 기초하여 목표 성능을 만족하기 위한 마찰감쇠기의 최대마찰력을 결정하는 식을 제시하였다. 이 식은 항복 전후 강성비와 요구되는 탄성강도에 대한 항복강도비, 그리고 구조물의 주기에 따라 비선형 수치해석과 오차가 발생한다. 수식에 의해 산출한 최대마찰력과 비선형 수치 해석에 의해 산출된 값과의 오차를 줄이기 위하여, 최소 제곱법을 사용하여 오차 보정식을 제시하였다. 수치해석결과는 제안된 보정식을 사용하면 탄성 및 비탄성 지진응답제어를 위한 마찰감쇠기의 설계를 합리적으로 수행할 수 있음을 보여준다

본 논문은 에너지소산 제어알고리듬의 제어이득 산정에 관하여 연구하였다. Lyapunov안정성이론에 기초하여 속도 되먹임 포화제어알고리듬, 뱅뱅제어 알고리듬 그리고 에너지게인 제어알고리듬을 제안하였고, 이 알고리듬의 성능을 평가하고 비교하였다. 속도 되먹임 포화제어알고리듬과 에너지게인 제어알고리듬에서는 포화현상을 고려하였고, 뱅뱅제어에서는 경계층을 이용하여 채터링현상을 고려하였다. 수치적인 해석을 통해서 제안된 제어알고리듬이 바람하중에 의해 야기되어지는 구조물의 에너지를 효과적으로 소산시킬 수 있음을 보여주었다.

본 연구의 목적은 건축구조물의 지진응답제어를 위한 MR 감쇠기의 크기, 개수 및 최적위치를 결정하는 설계절차를 제안하는 것이다. 기존의 연구에서 제안된 MR 감쇠기의 모델링 방법들의 특성과 차이점을 진동제어효과의 관점에서 분석하였으며, 이 모델 중 해석이 간단하고 이력특성을 모사할 수 있는 이력 이점성 모델을 사용하여 MR 감쇠기의 변수연구를 수행하였다. 건축구조물의 층간에 설치되는MR 감쇠장치의 용량은 지진응답의 경우 구조물의 주기와 감쇠비에 따라 층전단력이 다르게 됨을 고려하여, 20개의 지진하중에 대한 해석으로부터 구한 응답스펙트럼을 이용하여 결정하였으며, 설치 갯수에 따른 제어경향을 분석하였다. MR 감쇠기의 크기, 개수, 그리고 최적위치를 결정하기 위한 방법이 제안되었으며, 기존의 점성감쇠기 설계시 이용되는 층간변위 혹은 층간속도가 가장 큰 층에 순차적으로 설치하는 방법과의 비교를 통해 유효성을 검증하였다. 수치해석결과는 제안된 방법을 사용하여 MR 감쇠기의 크기, 개수, 그리고 위치를 합리적으로 결정할 수 있음을 보여준다

In this paper, the preliminary design procedure of magnetorheological (MR) dampers is developed for controlling the building response induced by seismic excitation. The dynamic characteristics and control effects of the modeling methods of MR dampers such as Bingham, biviscous, hysteretic biviscous, simple Bouc-Wen, Bouc-Wen with mass element, and phenomenological models are investigated. Of these models, hysteretic biviscous model which is simple and describes the hysteretic characteristics, is used for numerical studies. The capacity of MR damper is determined as a portion of not the building weight but the lateral restoring force. A method is proposed for optimal placement and number of MR dampers, and its effectiveness is verified by comparing it with the simplified sequential search algorithm. Numerical results indicate that the capacity, number and the placement can be reasonably determined using the proposed design procedure

In this paper, the stiffness and damping matrices are experimentally constructed using the structural modal information on frequencies, damping ratio and modal vectors, which are obtained by shaking table tests. Free vibration, harmonic and white noise vibration tests are performed. The acceleration of the shaking table was used as the input signal, and the resulting accelerations of each floor were measured as output signals. The characteristics and limitations of modal information from the each test are compared. The results of this study would be a basic resource of the analytical and experimental studies on the system identification of structures

This paper presents equivalent linear system for 76-story benchmark building with nonlinear tuned liquid column damper (TLCD). The response characteristic of benchmark building for the deterministic wind loads is investigated. And then, the equivalent linear system is obtained first in terms of equivalent linear damping and second in terms of equivalent single degree of freedom system. Numerical results show that these equivalent linear systems can almost exactly predict the controlled structural responses when compared with the nonlinear TLCD system. Finally, an equation for estimating the peak response of structure subjected to harmonic load is derived. This equation does not require any iteration process which is essential in the analysis using equivalent linear system for TLCD.

본 논문은 축소 3층 건물의 최상층에 능동질량형 제어장치를 설치한 시스템에 관한 식별실향분석이다. OKID기법을 적용하여 진동대 및 제어장치의 가진 입력과 건물 및 제어장치의 응답인 출력관계를 분석하여 수학모델을 구하였다. 제어장치가 설치된 건물에 관한 입력은 진동대에 의한 지반가속도와 제어장치 모터의 구동신호이다 그리고 출력은 건물 각층과 제어장치의 가속도이다. 입출력 관계로 구하여진 수학모델을 바탕으로 제어장치의 최적설계를 수행하였으며 수치해석과 실험결과를 비교한바 서로 일치함을 확인할 수 있었다.

비선형시스템을 등가의 선형시스템으로 치환하는 것은 해석이 간단하다는 매우 중요한 장점을 제공하지만 구조물의 실제 비선형거동을 정확하게 모델링하지 못하기 때문에 능력스펙트럼법의 정확도는 정확한 등가주기와 등가감쇠비의 산정과 구해진 등가감쇠비에 따른 탄성응답스펙트럼의 수정방법과 그에 따른 요구곡선의 산정에 영향을 받는다. 본 논문에서는 요구곡선의 산정방법에 따른 능력스펙트럼법의 정확성을 분석하였다. 이를 위해 ATC-40과 Euro Code에서 제안한 감소 계수 등의 유효성을 평가하였다. Newmark와 Hall의 수정계수에 기초로 한 ATC-40에서 주어진 감소 계수에 의해 구해진 가속도 응답에 비해 Euro Code에서 주어진 감소 계수를 이용하여 구한 가속도 응답이 실제 평균 응답에 보다 유사함을 알 수 있었다. 그리고 유사가속도 응답을 이용한 방법과 절대가속도 응답을 이용한 방법을 이용하여 요구곡선을 산정하여 능력스펙트럼법의 정확성을 검증해 보았다. 절대가속도 응답을 이용한 결과가 전반적으로 유사가속도 응답을 이용한 결과에 비해 커짐을 알 수 있었고, 능력스펙트럼법이 전반적으로 응답을 과소평가하는 경향이 있어서 이러한 큰 값을 주는 것이 좀 더 정확한 결과를 줌을 알 수 있었다. 하지만 탄성 최대 강도에 대한 항복 강도의 비가 커질수록 그리고 항복 후 강성비가 커질수록 이러한 결과의 차이는 거의 없어짐을 알 수 있었다

제어효과가 탁월한 능동제어알고리듬의 하나인 슬라이딩 모드제어(SMC)는 지진력을 받는 구조물의 제어를 위해 매우 큰 크기의 제어력을 요구한다. 따라서, SMC의 설계에 있어 제어기의 포화문제는 반드시 고려되어야 한다. 본 논문은 설계응답스펙트럼에 따른 구조율의 복원력을 이용하여 제어기의 최대 제어력을 결정하는 방법을 제안한다. 한 개 혹은 다수의 제어장치를 설치한 다층건물의 수치해석 결과는 제안된 방법이 지진하중을 받는 구조물의 포화 슬라이딩모드제어에 유효함을 보며준다.

In the capacity spectrum method (CSM), the peak response of an inelastic system under a given earthquake load is estimated transforming the system into the equivalent elastic one. This paper presented estimating the peak inelastic response is evaIuated by the CSM. The equivalent period and damping are calculated using the ATC-40, Gülkan, Kowalsky, and Iwan methods, and the performance points are obtained according the procedure B of ATC-40. Analysis results indicate that the ATC-40 method generaIly underestimates the peak response, while the Gülkan and Kowalsky methods overestimate the responses. The Iwan method produces the values between those by the ATC-40 method and the Gülkan and Kowalsky methods, and estimates the reponses relatively closer to the exact ones. Further, it is found that the Kowalsky method gives the negative equivalent damping ratios depending on the hardening ratios, and thereby can not be used to estimate the responses in some cases.

This study is on the development of energy dissipation control algorithms for vibration control of a 76 -story building under wind excitation. Velocity feedback, bang-bang, and energy gain control algorithms are proposed based on the Lyapunov stability theory and the performance of them are evaluated and compared. Saturation problem is considered in the design of velocity feedback and energy gain control algorithms, and chattering problem in bang-bang control is solved by using boundary layer. Numerical results show that the proposed control algorithms can dissipate the structural energy induced by wind loads, and thus they provide good control performance.

The purpose of this paper is to determine the optimal placement of MR dampers for the vibration control of building structures. The dynamic characteristics of Bingham model, Simple Bouc-Wen model, Simple Bouc•Wen model with Mass Element and Spencer model for the modeling of MR dampers, were investigated. By performing the numerical analysis of SDOF system excited by harmonic, white noise, and seismic load, the type and amplitude of excitation which are important design factors of MR dampers were considered. Finally, Four cases for placement of MR dampers installed at 20-story building structure were considered and the corresponding results indicate that the case installing MR dampers sequentially at the story with maximum inter-story drifts provides the best performance.