Existing reinforced concrete building structures have seismic vulnerabilities due to their seismically-deficient details resulting in non-ductile behavior. The seismic vulnerabilities can be mitigated by retrofitting the buildings using a fiber-reinforced polymer column jacketing system, which can provide additional confining pressures to existing columns to improve their lateral resisting capacities. This study presents dynamic responses of a full-scale non-ductile reinforced concrete frame retrofitted using a fiber-reinforced polymer column jacketing system. A series of forced-vibration testing was performed to measure the dynamic responses (e.g. natural frequencies, story drifts and column/beam rotations). Additionally, the dynamic responses of the retrofitted frame were compared to those of the non-retrofitted frame to investigate effectiveness of the retrofit system. The experimental results demonstrate that the retrofit system installed on the first story columns contributed to reducing story drifts and column rotations. Additionally, the retrofit scheme helped mitigate damage concentration on the first story columns as compared to the non-retrofitted frame.

본 연구에서는 인천공항 제2계류장 관제소에 설치될 예정인 AMD에 선형제어알고리즘인 속도피드백 알고리즘을 적용하여 제어효율 및 안전성을 평가하였다. 공장성능시험 결과와 수치해석 프로그램의 해석결과를 비교하여 AMD가 설계의도대로 제어를 수행하는지 여부를 분석하였다. 또한 제어알고리즘에 의한 순수제어력에 추가되는 게인스케줄링과 원점보정신호가 제어력에 미치는 영향을 실험을 통해 확인하였다. AMD의 성능시험 결과 게인스케줄링과 원점보정신호는 제어효율에 큰 영향을 미치지 않음을 확인하였으며, 구조물에 큰 외력이 작용하는 경우에 발생하는 AMD 질량체의 과도한 이동으로 인해 구조물에 손상을 입힐 수 있는 문제에 대한 안전성을 검증하였다. 추가적으로 제어효율지수를 도입하여 AMD의 제어 상태를 모니터링한 결과, 적용된 알고리즘이 효과적으로 구조물을 제어함을 확인하였다.

A bi-axial tuned liquid mass damper(TLMD) was proposed and evaluated on its control performance. The proposed TLMD controls structural response in a specific one direction by using the liquid sloshing of TLCD. Also, the TLMD controls structural response in the other orthogonal direction by TMD behavior which mass consists of the container itself and liquid within container of TLCD installed on linear motion guides. Force-vibration tests on a real-sized structure with the TLMD were performed to verify its independent behavior in two orthogonal directions. Test results showed that the responses of a structure were considerably reduced by using the proposed TLMD and its usefulness for structural control in two orthogonal directions.

본 연구에서는 하나의 제어장치로 서로 직교하는 2방향의 건물응답을 동시에 제어할 수 있는 동조액체질량감쇠기(Tuned Liquid Mass Damper; TLMD)를 제안하고 제어성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에서 제안된 TLMD는 한 방향으로는 동조액체기둥감쇠기(Tuned Liquid Column Damper; TLCD) 내부에 채워진 액체의 운동에너지를 이용하여 구조물의 응답을 제어하게 된다. 그리고, 다른 한 방향 즉 TLCD의 직각 방향으로는 LM guide(linear motion guide) 위에 놓인 TLCD 수조와 내부의 액체의 질량을 이용하여 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper; TMD)로 거동하게 함으로써 구조물의 응답을 감소시킨다. 이와 같은 TLMD의 양방향 독립거동 특성을 증명하기 위해 실물크기의 구조물에 설치하여 강제진동실험을 수행하였다. 실험결과, 양방향 모두 대상 구조물의 응답을 감소시키는 것을 확인하여 제안된 TLMD의 효용성을 검증하였다.

강제 진동 실험은 구조물의 수학적 모델과 실제 모델의 상관관계를 입증하여 구조물의 성능을 정확히 평가하기 위해 중요하기 때문에, 동적 및 정적 가진 실험을 통해 구조물의 내진성능을 평가하는 다양한 기법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합 질량형 감쇠기(Hybrid Mass Damper, HMD)를 이용하여 지진하중을 모사하는 실물크기 철골조 구조물의 강제진동실험이 수행되었다. ANSYS를 사용하여 구조물의 유한요소 해석모델을 구축하였고, 강제진동 실험을 통해 얻은 계측데이터를 사용하여 이 해석모델을 갱신하였다. 의사 지진 가진 실험은 HMD에 의해 유도된 층응답이 실험을 통해 갱신된 유한요소모델을 사용한 수치해석 응답과 일치함을 보여준다.

본 논문에서는 동반논문에서 연구된 가진방법과 응답특성을 바탕으로, 실물크기의 철골건물에 설치될 점탄성 감쇠기의 설계과정을 다루었으며 가진실험을 수행하여 감쇠기의 진동제어효과를 검증하였다. 최대변위응답을 주어진 수준까지 감소시키기 위하여 요구되는 추가적인 감쇠비를 컨벡스 모델을 이용하여 구하였다. 모드변형에너지법을 이용하여 감쇠기 강성 변화에 따른 모드 감쇠비의 차이를 분석함으로써 감쇠기의 크기를 구하였다. 가새 강성의 효과 또한 모드의 특성을 구하는 과정에 반영하였다. 점탄성 감쇠기는 1층과 2층의 층간에 각각 2개씩 설치되었으며 응답효과를 검증하였다.

점탄성 감쇠기의 설계를 위한 자료를 얻기 위해 실물크기 5층 건물에 대해 가진과 시스템 식별을 수행하였다. 5층 바닥에 설치된 HWD는 건물을 움직이는 외부 가진력으로 작용하였고, 각 층의 응답을 측정하여 점탄성 감쇠기의 용량과 최적위치에 필요한 자료를 확보하였다. 고유진동수, 감쇠비, 모드와 같은 동적특성을 파악하기 위해 건물에 HMD로 조화하중과 백색잡음 하중을 주어 실험을 수행하였다. 동반논문에서는 건물의 층간에 설계된 점탄성 감쇠기를 설치한 후 응답 거동을 얻기 위한 실험 연구를 수행하였다.

1936년 7월 4일 경상남도 하동군 화개면을 진앙지로 하는 규모 5의 지진이 발생하였다. 이 지진으로 인하여 쌍계사 경내 건물과 문화재가 손상을 입었으며 금당 앞에 위치한 오층석탑의 탑두(종형석)가 추락하였다. 쌍계사 지진의 세기를 정량적으로 평가하기 위하여 철저한 고층을 거쳐서 실물크기의 석탑 모델을 제작하였다. 제작된 석탑모델을 진동대에 탑재하여 낮은 진폭에서 석탑모델의 동특성을 확인하는 예비시험과 지진파의 지진가속도를 증가시켜 가면서 석탑모델의 거동 특성을 규명하는 본 시험을 실시하였다. 석탑모델의 제작과정과 시험 절차에 관하여 상세히 기술하였고 진동대 시험 결과를 제시하고 그 결과에 관하여 논하였다.