본 연구에서 적용한 SMRPF system은 구조물 접합부의 패널존을 고려하는 동시에 지진하중에 대하여 각층별 전단력을 산정하여 댐퍼의 감쇠력과 변위를 결정해준다. 이는 내진설계가 반영되지 않은 구조물에 적용할 경우 부재단면을 변경하지 않고 내진성능을 확보 할 수 있는 감쇠기의 역량 결정이 가능함을 보여 주었다. 또한 본 논문에서 적용한 유전자 알고리즘을 통해 최적설계를 수행한 결과, 무보강 구조물에 비해 점성감쇠기와 패널존을 고려한 SMRPF 강골조 구조물의 총 중량이 약 50%이상 감소되는 것이 확인되었다.

The present study is aimed to calculate the optimal damping according to the seismic load on the structure with a non-seismic design to perform structure analysis considering the deformation of structural joint connection and panel zone; to develop design program equipped with structural stability of the steel frame structures reinforced with the panel zone and viscous dampers, using the results of the analysis, in order to systematically integrate the seismic reinforcement of the non-seismic structures and the analysis and design of steel frame structures. The study results are as follows: When considering the deformation of the panel zone, the deformation has been reduced up to thickness of the panel double plate below twice the flange thickness, which indicates the effect of the double plate thickness on the panel zone, but the deformation showed uniform convergence when the ration is more than twice. The SMRPF system that was applied to this study determines the damping force and displacement by considering the panel zone to the joint connection and calculating the shear each floor for the seismic load at the same time. The result indicates that the competence of the damper is predictable that can secure seismic performance for the structures with non-seismic design without changing the cross-section of the members.

본 연구의 목적은 마찰력의 크기에 따른 동조질량감쇠기(Tuned mass damper, 이하 TMD)의 성능변화를 조사하고, 이에 기초 하여 TMD의 최적 설계 파라미터를 결정하는 것이다. 일반적인 TMD 설계는 레일의 마찰력을 최소화하는 것을 전제로, 진동수비와 감 쇠비의 최적값이 제시되어 있다. 본 연구에서는 선형점성, 마찰력, 그리고 점성과 마찰을 동시에 가지는 TMD에 대하여 조화하중과 랜덤하중을 사용한 수치해석을 통해 최적진동수비와 최적감쇠비의 변화를 조사하였다. 마찰력의 경우에도 점성감쇠와 같이 특정 크기까지는 제어효율이 증가하나, 특정 값 이상에서는 TMD 성능이 급격히 저하되는 특성을 가진다. 점성감쇠와 마찰력이 동시에 존재하는 경우, 마찰력이 증가함에 따라 최적감쇠비가 감소하였으며, 마찰력의 크기를 반드시 고려하여 최적감쇠비를 결정해야한다. 풍하중을 받는 76층 벤치마크 구조물에 설치된 TMD에 대한 설계를 통해 제안된 최적 파라미터가 제어성능을 향상시키는 데 있어 유효함을 확인하였다.

본 논문에서는 무한영역을 유한의 요소영역으로 표현하는데 있어서 가장 폭넓게 사용되는 점성감쇠기를 이용한 흡수경계의 성능을 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 2차원 평면조화파동방정식을 이용하여 응력파의 경계면으로의 입사각에 따른 흡수경계조건을 최적화 하였으며, Miller 등이 제안한 반무한 탄성체에서의 주기하중에 의한 전파식을 최적화된 점성감쇠기를 이용한 흡수경계 조건식에 삽입한 후 방정식의 해를 직접 비교함으로서 해석적인 검증을 수행하였다. 또한 수치적 검증을 위해 유한요소법을 사용하여 Miller 등의 파진행 문제를 구현하였으며, 이때 흡수경계를 구현하기 위해 점성감쇠기를 부착시킨 수치모형에서의 변위와 파의 도달시간을 고려하여 반사파의 영향을 제거시킨 수치모형에서의 변위를 비교함으로써 흡수율을 산정하였다. 흡수율은 수치모형의 경계와 내부점에 대해 각각 산정되었으며 이를 통해 수치적 검증을 수행하였다.

이 연구에서는 인접한 두 빌딩의 진동제어를 위한 방법으로 선형 점성 감쇠기의 위치별 용량의 최적설계방법을 제시하고자 한다. 기존 연구들에서는 감쇠기의 균등분포 또는 층별 감쇠비의 민감도에 비례하는 분포의 가정 하에서의 준최적(suboptimal) 설계문제를 다룬 반면, 이 연구에서는 감쇠기의 위치별 용량을 독립적인 설계인자로 고려함으로써 전역 최적해를 결정하는 최적화기법을 다루었다. 이를 위하여 넓은 영역에서 다수의 설계변수를 효율적으로 검색할 수 있는 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 도입하였으며, 제어 성능 및 감쇠용량에 대한 목적함수의 정의를 달리함으로써 얻어지는 여러 최적설계 결과를 상호 비교하여 보다 최적의 해를 구할 수 있는 목적함수를 정립하였다. 기존 연구결과와의 제어성능 및 감쇠용량의 비교를 통하여 제시하는 방법의 효율성을 검증하였다. 아울러 서로 상이한 주파수 성분을 띄는 실제 역사지진에 대한 시간이력해석을 통하여 제시하는 방법이 인접 구조물의 효과적인 제진설계방법이 될 수 있음을 입증하였다.

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 연구에서는 평면 비대칭건물의 비탄성 변위를 주어진 목표까지 제한하기 위하여 필요한 추가적인 감쇠량을 구하는 방법에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 먼저 비대칭구조물의 항복 후 거동을 분석하고 구조물에 발생하는 연성도 요구량을 이용하여 필요한 등가 감쇠비를 유도하였다. 이러한 방법을 지진하중을 받는 5층 비대칭구조물에 적용하였다. 시간이력해석 결과와의 비교에 따르면 제안된 방법에 따라 점성감쇠기를 설치한 경우 주어진 지진하중에 대하여 약변 및 강변 모두 만족할만한 거동을 보이는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 능력스펙트럼법을 이용하여 성능목표를 만족하기 위하여 필요한 점성 감쇠기？ 양을 간단하고 직접적인 방법으로 산정하는 방법에 관하여 연구하였다. 먼저 능력스펙트럼법을 이용하여 구조물의 비탄성 응답을 구하고 구조물의응답과 목표변위의 차이를 이용하여 필요한 유효감쇠비를 구하였다. 그리고 이러한 유효감쇠비를 이용하여 필요한 점성감쇠기의 양을 선정하였다. 본 연구에서 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위해 10층의 철골조 건물에 세 가지 유형의 층지진하중을 가하고 제안된 절차에 따라 필요한 감쇠기의 양을 구하였다. 해석결과에 따르면 제안된 방법에 의하여 설계된 점성 감쇠기를 해석 모델에 설치하고 시간이력 해석을 수행한 결과 최대응답은 목표변위와 잘 일치함을 발견하였다.

에너지 소산장치가 설치된 건무의 비선형 시간이력해석은 복잡하고 많은 시간이 소모된다. 본 연구에서는 비선형 정적해석법인 능력 스펙트럼을 이용하여 구조물의 주어긴 거동 한계를 만족할 수 있는 감쇠기의 양을 산정하는 방법에 관하여 연구하였다. 먼저 능력스펙트럼법을 이용하여 건물의 비선형 정적응답을 구하고 건물의 응답과 목표변위의 차이를 이용하여 유효감쇠비를 구하고 이러한 유효 감쇠비를 이용하여 필용한 점성 감쇠기의 양을 구하였다. 본 연구에서는 단자 유도계에서 건물의 주기, 요구되는 탄성강도에 대한 항복강도의 비, 항복 후 강성비 등을 변수로 하여 연구를 수행하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 점성 감쇠기를 설치한 예제 구조물의 시간이력 해석에 의한 최대 응답은 설계의 초기단계에서 사용한 목표변위와 잘 일치하였다.