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반복하중 환경 내 루프형 댐퍼의 이력거동 특성평가 KCI 등재

Evaluation of the Hysteresis Behavior of Loop-type Dampers under Repeated Loading

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/445594
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복합신소재구조학회 논문집 (Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures)
한국복합신소재구조학회 (Korean Society for Advanced Composite Structures)
초록

최근 수년간 터키, 인도네시아, 멕시코 등 전세계 곳곳에서 대규모의 지진이 발생하였으며 지진피해는 막대한 인적, 물적 피해를 초래하여 심각성을 일깨우고 있다. 대한민국과 인접 국가인 일본은 난카이 대지진과 같은 위협이 다가오고 있으며 대한민국에 서도 2016년, 2017년 경주와 포항에 잇따라 지진이 발생하였다. 이에 따라 현재 대한민국에서 추구하고 있는 안전한 도시환경을 구축 하기 위해서는 지진 재해 대응설계와 연구가 고도화될 필요가 있다. 본 연구에서는 지진 하중의 에너지를 소산함으로써 구조물이 견딜 수 있도록 하는 댐퍼에 대한 연구를 수행하였다. 일반적으로 재료의 항복을 통해 에너지 소산을 유도하는 강재댐퍼의 효율성을 높이기 위해 루프형 댐퍼를 제안하였다. 루프형 댐퍼는 단일 개체로 이뤄진 띄 형태의 강재가 루프형상을 갖으며 이어지는 댐퍼형태를 갖는다. 해당 댐퍼는 혁신적인 구조를 통해 비교적 작은 강재를 사용해도 큰 에너지 소산을 유도할 수 있다. 이를 입증하기 위해 형상적 변수를 설정하여 ABAQUS 프로그램을 사용한 유한요소해석을 수행하였고 힘-변위 그래프, 최대하중, 에너지 소산 등 댐퍼의 성능을 파악할 수 있는 결과를 도출하여 비교분석 하였다. 결과적으로 더 적은 강재를 사용해도 큰 에너지 소산, 최대하중 성능을 도출할 수 있음을 입증하였으며 추후 연구에서 신뢰성을 향상시키기 위한 실험과 실용성을 입증하기 위한 실제 지진하중 적용 프레임 구조물 수치해석을 진행하고자 한다.

Large-scale earthquakes have recently occurred in countries such as Turkey, Indonesia, and Mexico. These earthquakes have caused massive human and material losses, highlighting the severity of the situation. Japan, a neighboring country of South Korea, is facing the threat of the Great Nankai Earthquake. South Korea itself experienced the Gyeongju and Pohang earthquakes in 2016 and 2017, respectively. Consequently, to achieve the safe urban environment that South Korea aspires to, advanced earthquake disaster response design and research are required. This study focused on dampers, which enable structures to withstand seismic loads by dissipating energy. To enhance the efficiency of conventional steel dampers, which typically dissipate energy through material yielding, a loop-type damper comprising a single continuous steel strip bent into a loop shape was proposed. This innovative configuration enables high-energy dissipation using a considerably small quantity of steel. To demonstrate this, a finite element analysis was performed using the ABAQUS program by setting geometric variables. Damper performance indicators such as force–displacement graphs, maximum load, and energy dissipation were derived, compared, and analyzed. The results demonstrated that extensive energy dissipation and maximum load performance can be achieved with reduced steel usage. In the future, we plan to conduct experiments to further improve reliability and perform numerical analyses of frame structures subjected to real seismic loads to validate the practical applicability of our dampers.

목차
ABSTRACT
1. 서 론
2. 본 론
    2.1 루프형 댐퍼의 거동 이론 및 설계
    2.2 루프형 댐퍼의 유한요소해석
    2.3 루프형 댐퍼의 유한요소해석 결과
3. 결 론
감사의 글
REFERENCES
국문초록
저자
  • 이헌우(인천대학교 산학협력단 연구원) | Lee Heon-Woo (Researcher, Industry-Academic Cooperation Foundation, Incheon National University, Incheon, Korea)
  • 지성원(인천대학교 건설환경공학과 박사과정) | Ji Sung-Won (Ph.D. Candidate, Department of Civil and Environment Engineering, Incheon National University, Incheon, Korea)
  • 이승정(인천대학교 도시환경공학부 부교수) | Lee Seung-Jung (Associate Professor, Department of Civil and Environment Engineering, Incheon National University, Incheon, Korea)
  • 허종완(인천대학교 도시환경공학부 정교수) | Hu Jong-Wan (Professor, Department of Civil and Environment Engineering, Incheon National University, Incheon, Korea) Corresponding author