Tuned mass damper (TMD) is widely used to reduce dynamic responses of structures subjected to earthquake loads. A smart tuned mass damper (STMD) was proposed to increase control performance of a traditional passive TMD. A lot of research was conducted to investigate the control performance of a STMD based on analytical method. Experimental study of evaluation of control performance of a STMD was not widely conducted to date. Therefore, seismic response reduction capacity of a STMD was experimentally investigated in this study. For this purpose, a STMD was manufactured using an MR (magnetorheological) damper. A simple structure presenting dynamic characteristics of spacial roof structure was made as a test structure. A STMD was made to control vertical responses of the test structure. Two artificial ground motions and a resonance harmonic load were selected as experimental seismic excitations. Shaking table test was conducted to evaluate control performance of a STMD. Control algorithms are one of main factors affect control performance of a STMD. In this study, a groundhook algorithm that is a traditional semi-active control algorithm was selected. And fuzzy logic controller (FLC) was used to control a STMD. The FLC was optimized by multi-objective genetic algorithm. The experimental results presented that the TMD can effectively reduce seismic responses of the example structures subjected to various excitations. It was also experimentally shown that the STMD can more effectively reduce seismic responses of the example structures conpared to the passive TMD.

In this study, centrifuge model tests were performed to evaluate the seismic response of multi-DOF structures with shallow foundations. Also, elastic time history analysis on the fixed-base model was performed and compared with the experimental results. As a result of the centrifuge model test, earthquake amplification at the fundamental vibration frequency of the soil (= 2.44 Hz) affected the third vibration mode frequency (= 2.50 Hz) of the long-period structure and the first vibration mode (= 2.27 Hz) of the short-period structure. The shallow foundation lengthened the periods of the structures by 14-20% compared to the fixed base condition. The response spectrum of acceleration measured at the shallow foundation was smaller than that of free-field motion due to the foundation damping effect. The ultimate moment capacity of the soil-foundation system limited the dynamic responses of the multi-DOF structures. Therefore, the considerations on period lengthening, foundation damping, and ultimate moment capacity of the soil-foundation system might improve the seismic design of the multi-DOF building structures.

This study aims to optimize the cochlea-inspired artificial filter bank (CAFB) using El-Centro seismic waveforms and test its performance through a shaking table test on a two-span bridge model. In the process of optimizing the CAFB, El-Centro seismic waveforms were used for the purpose of evaluating how they would affect the optimizing process. Next, the optimized CAFB was embedded in the developed wireless-based intelligent data acquisition (IDAQ) system to enable response measurement in real-time. For its performance evaluation to obtain a seismic response in real-time using the optimized CAFB, a two-span bridge (model structures) was installed in a large shaking table, and a seismic response experiment was carried out on it with El-Centro seismic waveforms. The CAFB optimized in this experiment was able to obtain the seismic response in real-time by compressing it using the embedded wireless-based IDAQ system while the obtained compressed signals were compared with the original signal (un-compressed signal). The results of the experiment showed that the compressed signals were superior to the raw signal in response performance, as well as in data compression effect. They also proved that the CAFB was able to compress response signals effectively in real-time even under seismic conditions. Therefore, this paper established that the CAFB optimized by being embedded in the wireless-based IDAQ system was an economical and efficient data compression sensing technology for measuring and monitoring the seismic response in real-time from structures based on the wireless sensor networks (WSNs).

A conventional lumped-mass stick model is based on the tributary area method to determine the masses lumped at each node and used in earthquake engineering due to its simplicity in the modeling of structures. However the natural frequencies of the conventional model are normally not identical to those of the actual structure. To solve this problem, recently an updated lumped-mass stick model is developed to provide the natural frequencies identical to actual structure. The present study is to investigate the seismic response accuracy of the updated lumped-mass stick model, comparing with the response results of the shaking table test. For the test, a small size four-story steel frame structure is prepared and tested on shaking table applying five earthquake ground motions. From the comparison with shaking table test results, the updated model shows an average error of 3.65% in the peak displacement response and 9.68% in the peak acceleration response. On the other hand, the conventional model shows an average error of 5.15% and 27.41% for each response.

To investigate earthquake responses of structures with basements affected by soil deposits, centrifuge tests were performed using an in-flight earthquake simulator. The test specimen was composed of a single-degree-of-freedom structure model, a basement and sub-soil deposits in a centrifuge container. The test parameters were the dynamic period of the structure model, boundary conditions of the basement, existence of soil deposits, centrifugal acceleration level, and type and level of input earthquake accelerations. When soil deposits did not exist, the earthquake responses of the structures with fixed basement were significantly greater than those of the structure without basement. Also, the earthquake responses of the structures with the fixed basement surrounded by soil deposits were amplified, but the amplifications were smaller than those of the structures without basement. The earthquake responses of the structures with the half-embedded basement in the soil deposits were greater than those estimated by the fixed base model using the measured free-field ground motion. The test showed that the basement and the soil deposit should be simultaneously considered in the numerical analysis model, and the stiffness of the half-embedded was not effective.

본 연구에서는 진동대 실험을 통한 수계형 소화설비의 내진성능평가를 실시하였다. 실험에 사용된 수계형 소화설비 시설에는 일반 배관, 내진형 배관, 펌프 등 이다. 그리고 수계형 소화설비 시설의 동적거통특성을 파악하기 위하여 El-Centro 지진파 50%,70%, 100%, 120% 수준의 가진을 가하였다. 그 결과, 내진형 설비보다 일반형 설비에서 변위 응답과 가속도 응답이 큰 것으로 보아내진형 설비가 일반설비에 비해 내진성능이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 가진 수준별 가속도 응답스펙트럼을 통하여 일반형시설과 내진형 시설의 성능 평가뿐만 아니라 작은 규모의 지진에서도 일반형 설비의 파괴가 일어날 수 있다는 것을 알 수 있었다. 본연구를 통해 수계 소화설비의 내진성능을 평가 할 수 있었고 수계 소화설비의 내진성능 기준을 검증할 수 있었다.

원자력발전소에 설치되는 주요 전기기기들의 내부 부품을 내진검증하기 위해서는 캐비닛내부응답스펙트럼이 필요하고, 이는 캐비닛의 각 위치에서 정확한 지진응답을 구한 후에 생성이 가능하다. 반면에 대부분의 전기기기는 질량과 강성 분포가 복잡하기 때문에 해석적 방법에 의해 동적 분석을 수행하는 것이 어렵다. 이러한 여건을 감안하여 이 연구에서는 해석과 시험을 조합하여 기기의 지진응답을 예측하는 간편한 절차를 제안하였다. 제안된 절차는 먼저 충격시험을 통하여 규명된 실험모드특성을 이용하여 독립된 모드방정식을 구성하고, 이로부터 모드응답을 계산한 다음, 각 모드응답을 중첩함으로써 구조물의 지진응답을 예측한다. 제안된 절차의 신뢰성을 검증하기 위해서, 별도로 제작된 단순 강재 프레임 시편에 제안된 절차를 적용하여 지진응답을 예측하고, 이를 실제 진동대시험을 통하여 계측한 결과와 비교하였다. 이 연구를 통하여 충격시험에 의해 얻어진 실험모드특성을 이용하여 구조물의 지진응답을 비교적 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 강진 시 소성화 범위를 최소화하여 장수명 철골구조를 실현하는 구조시스템을 제안하고 지진응답특성을 실증적으로 파악하는 것을 연구목적으로 한다. 이를 위하여, 실대형 1층 철골조 실험체 2개를 설계 및 제작하여 가동적 지진응답실험을 수행하였다. 실험결과에 의하면 본 연구에서 제안한 철골구조시스템은 이력형 강재댐퍼, 보-기둥접합부 순서로 붕괴모드가 발생하였으며 지진응답시간 중 그 외의 주변 프레임은 탄성 상태에 머무르는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 원전내 주요 안전관련 기기중 비상디젤발전기를 대상으로 한 진동대 실험을수행하였다. 원전의 비상디젤 발전기는 원전 전체의 노심손상빈도에 미치는 영향이 매우 크며 또한 면진장치를 설치하여 지진력을 저감시킬 경우 큰 폭으로 노심손상빈도를 감소시킬 수 있으며, 가동중 발생하는 소음과 진동으로 인하여 주변 구조물과 기기에 영향을 미치기도 한다. 따라서 지진력 저감과 기계 진동의 저감효과를 동시에 고려하기 위한 면진장치를 적용하여 그 효과를 평가하여 보고자하였다. 면진장치로는 코일스프링과 점성 댐퍼가 결합된 형태의 면진장치를 선정하였다. 실험의 대상으로 하는 비상디젤발전기는 영광 5,6호기에 설치되어 있는 모델로서 축소모형을 제작하였으며, 제작된 모형에 적합한 코일스프링-점성댐퍼 시스템을 설계하여 제작하였다. 제작된 면진장치를 축소모형에 설치하여 설계지진을 이용한 진동대 시험을 수행하여 지진력 저감효과를 분석하였다 본 연구를 통하여 설계지진의 경우 20% 그리고 Scenario 지진의 경우 70% 까지의 지진력 저감이 가능한 것을 확인하였으며, 면진장치의 기계적 특성이 설계값과 일치하지 않음으로 인하여 실제 지진력 저감효과가 크게 변할 수 있음을 확인할 수 있었다.

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.

건축구조물의 진동제어 시스템의 안정성과 효율성은 대상 시스템의 수학적 모델의 정확성에 크게 좌우 된다. 본 연구에서는 3층의 축소 건물모델과 소형 AMD(active mass damper)를 대상으로 각각의 상태방정식 모델을 시간영역에서의 시스템 식별 기법인 OKID(observer/Kalman filter identification)를 대상으로 각각의 상태방정식 모델을 시간영역에서의 시스템 식별 기법인 입력과 AMD의 이동질량체의 설치층에 대한 상대가속도 입력에 대하여 시스템 식별을 개별적으로 수행한 뒤 두 개의 상태방정식을 모델 응축 과정을 통해 통합하였다. AMD의 시스템 식별은 모터제어 신호를 입력으로 AMD 이동질량의 설치층에 대한 상대가속도를 출력으로 선정하여 수행하였으며 큰 감쇠비와 위상지연 현상을 확인할 수 있었다 결과적으로 얻어진 건물 모델 및 AMD의 이동질량의 설치층에 대한 상대가속도를 출력으로 선정하여 수행하였으며 큰 감쇠비와 위상지연 현상을 확인할수 있었다. 결과적으로 얻어진 건물 모델 및 AMD의 상태방정식 모델로부터 재구성한 전달함수와 시간이력은 실험에서의 측정치와 잘 일치하였다.

본 연구에서는 압축센싱 기술인 CAFB(달팽이관 원리기반의 인공필터뱅크)가 El-Centro 지진 등 지진상황에서 구조물의 동적응답을 포함한 지진응답을 실시간으로 압축하여 획득할 수 있는지 평가하였다. 최적화된 CAFB를 무선 IDAQ 시스템에 임베디드 하였다. 이를 이용하여 대형 Shaking Table에 설치된 2-span 교량구조물의 지진응답을 실시간으로 압축하여 획득 하였다. 연구결과 압축신호는 원시신호 대비 우수한 응답성능 및 데이터 압축효과를 보였으며 이를 통해 CAFB가 지진상황에서도 구조물의 동적응답을 포함한 지진응답을 실시간으로 압축 획득할 수 있음을 확인하였다.

To investigate earthquake responses of structures with basements and soil deposits, centrifuge tests using an in-flight earthquake simulator were performed. The fixed and embedded basements did not reduce the earthquake responses of SDOF structures due to the dynamic behaviors of massive soil deposits.