This study proposed simply design procedure of a single degree of freedom (SDOF) structure equipped with friction dampers. General method is suggested in order to reduce the structural seismic response by using friction dampers. The analysis model was transformed into an equivalent mass-spring-dashpot system by approximating nonlinear friction damping force with equivalent viscous damping force. A closed form solution for dynamic amplification factor (DAF) for steady-state response was derived by the energy balance equation. The equivalent damping ratio was defined by using DAF at natural frequency. The transfer function between input harmonic excitation and output structural response was obtained from the DAF, and the response reduction factor of the root mean square (RMS) for displacements without and with friction dampers was analytically determined. Using the proposed procedure the friction force required for satisfying given target response reduction factor was obtained. Mean response reduction factors matched well with the target values based on the dynamic analysis results. It is concluded that the proposed method is quite simple for the design of friction dampers to reduce seismic response of the structure.

This study proposed simply design procedure of a single degree of freedom (SDOF) structure equipped with friction dampers. General method is suggested in order to reduce the structural seismic response by using friction dampers. The analysis model was transformed into an equivalent mass-spring-dashpot system by approximating nonlinear friction damping force with equivalent viscous damping force. A closed form solution for dynamic amplification factor (DAF) for steady-state response was derived by the energy balance equation. The equivalent damping ratio was defined by using DAF at natural frequency. The transfer function between input harmonic excitation and output structural response was obtained from the DAF, and the response reduction factor of the root mean square (RMS) for displacements without and with friction dampers was analytically determined. Using the proposed procedure the friction force required for satisfying given target response reduction factor was obtained. Mean response reduction factors matched well with the target values based on the dynamic analysis results. It is concluded that the proposed method is quite simple for the design of friction dampers to reduce seismic response of the structure.

High-rise apartments of shear wall system are governed by flexural behavior like a cantilever beam. Installation of the damper-brace system in a structure governed by flexural behavior is not suitable. Because of relatively high lateral stiffness of the shear wall, a load is not concentrate on the brace and the brace cannot perform a role as a damping device. In this paper, a friction damper applying flexibility of shear wall is proposed in order to reduce the deformation of a structure. To evaluate performance of the proposed friction damper, nonlinear time history analysis is executed by SeismoStruct analysis program and MVLEM(Multi Vertical Linear Element Model) be used for simulating flexural behavior of the shear wall. It is found that control performance of the proposed friction damper is superior to one of a coupled wall with rigid beam. In conclusion, this study verified that the optimal control performance of the proposed friction damper is equal to 45% of the maximum shear force inducing in middle-floor beam with rigid beam.

최근 전 세계적으로 대규모의 지진이 발생하여 인명 및 재산 피해가 증가하자 지진방재에 대한 관심이 고조되고 있다. 지진재해에 대한 국가적인 대책을 마련하기 위해 미국과 일본을 중심으로 한 재난선진국들에서는 지진가속도계측기 활용에 관한 연구를 활발히 진행하고 있다. 우리나라도 2010년 9월 7일, 소방방재청에 의해 “지진가속도계측기 설치 및 운영기준”을 고시하고 지진가속도계측기 설치를 법제적으로 의무화 하였다. 하지만 대상시설물에서 계측된 지진가속도 응답신호를 활용하는 방안은 아직 활성화되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 지진가속도계측기의 활용도 제고를 위해 시설물에 설치된 지진가속도계측기 응답신호의 활용방안을 살펴보았다. 특히 공공기관 청사 및 별관과 국립 대학교를 위주로 건축물의 지진가속도 응답신호를 활용하는 방안을 연구하였다. 우선, 국내·외 건축물의 지진가속도 응답신호를 제공 및 활용하는 사례를 토대로 지진가속도 응답신호를 활용하는 방안을 고찰하였다. 건축물의 지진가속도 응답신호는 상시미진동 측정을 통한 건전성 평가와 유사하게 활용될 수 있다. 지진발생 시 건축물의 안전성을 판단하기 위해서는 계측된 지진가속도 응답신호로부터 건축물의 안전성을 평가할 수 있는 지표 마련과 지진발생 후 손상정도의 파악을 위한 지표의 수준을 설정하는 것이 필요하다. 계측된 지진가속도 응답신호를 분석하여 건축물의 즉각적인 안전성평가가 이뤄질 수 있도록 최대가속도응답, 고유주기, 누적절대속도, 스펙트럼 강도를 안전성 평가지표로 제시하였다. 계측된 지진가속도 신호는 각각의 건축물 안전성 평가지표로 변환하여 분석할 수 있다. 첫째로 지진가속도 응답신호의 최대가속도응답을 파악하여 허용치를 벗어나는 응답의 발생여부를 파악할 수 있다. 각 건축물의 내진설계기준에 따라 적용된 허용하중을 벗어나면 정밀구조안전진단이 요구된다. 둘째로 고유치해석으로 산정된 고유주기의 평상시와 지진발생시의 변화를 분석하여 변동의 폭이 허용치를 벗어나는 것으로 건축물 안전성을 평가할 수 있다. 마지막으로 지진파의 평균속도개념인 누적절대속도(CAV: Cumulative Absolute Velocity)와 지진파의 에너지개념을 갖는 스펙트럼강도(SI: Spectral Intensity)값으로 건축물의 안전성을 평가할 수 있다. 원전기준에 의하면 CAV값이 0.16g·sec을 초과하면 설비를 정지하도록 규정하고 있다. 일본의 경우 건축물 피해 발생여부 판단기준의 SI값을 30kine으로 설정하고 있으며 향후 우리나라 특성에 맞는 평가지표별 안전성평가 수준마련이 요구된다. 이러한 건축물 안전성 평가지표를 통해 지진발생 직후 신속한 건축물 안전성평가가 수행될 수 있는 근거 자료를 제시할 수 있을 것으로 사료된다.