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.

Friction dampers using the flexural deformation of shear walls can be installed as coupling beam system between two adjacent walls of shear wall structures. To verify the seismic control performance of proposed friction dampers, numerical nonlinear analysis of shear walls governed by flexural behavior is conducted. Control effectiveness of shear walls connected by beams with the proposed dampers are compared for single shear wall with same flexural rigidity. Average responses of the shear walls with the dampers are found with seven scaled-downed earthquakes based on KBC 2005 design spectrum. Slip load is the most important design parameter. It is designed to be 5, 10, 20, 30, 60, 90% of total vertical shear force at damper location to prevent damper slip in specific stories. Nonlinear time-history analysis is conducted by using SeismoSturct analysis program. Seismic control performance of the dampers is evaluated for base shear, energy dissipation and top-floor displacement. Results show that the dampers are the most effective in reducing the responses when their total slip load is 30% of total vertical shear force.

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 .

본 연구에서는 전단벽-모멘트골조 시스템으로서 전단벽이 주로 횡력을 부담하는 철근콘크리트 건물을 대상으로 다양한 설치형식과 마찰력의 총량 및 분포를 갖는 마찰형 감쇠기의 제진보강 효과를 수치해석을 통해 비교 분석하였다. 감쇠기의 설치형식으로서 전단벽에 인접한 대각가새형, 벽체가 없는 골조를 보강하는 대각가새형 및 벽체 단부를 보강하는 수직경계요소형을 고려하였다. 하중기준 강화로 설계용보다 크게 증가한 지진하중에 대해 건물의 재료비선형성을 고려한 비선형시간이력해석을 수행하여 에너지소산, 횡하중 및 부재손상도 측면에서 마찰형 감쇠기의 제진성능을 비교 분석하였다. 기준마찰력의 30% 수준의 총마찰력을 갖는 벽체보강 대각가새형 설치형식이 전반적으로 가장 우수한 제진성능을 보이며,이 경우에 마찰력 배분방식은 중요하지 않았다. 또한 일부층에 집중설치함으로써 전층설치에 약간 못미치는 제진성능을 얻을 수 있었다.

마찰형 감쇠를 갖는 구조물은 구조물의 고유주기, 하중의 특성, 그리고 외부하중에 대한 마찰력의 상대적인 크기에 따라 강한 비선형성을 나타내므로, 구조물의 최대응답을 예측하기 매우 어렵다. 기존의 연구에서는 비선형 시스템을 등가의 선형 시스템으로 치환하거나, 구조물의 비선형 시간이력해석을 통한 응답스펙트럼 분석에 의한 간단한 확률해석에 의해 수행되었다. 지진 하중은 불확실성과 불규칙성을 갖고 있기 때문에 확률적으로 정의된다면, 지진하중을 받는 마찰형 감쇠를 갖는 구조물의 응답 역시 확률분포를 나타낼 것이다. 본 논문에서는 Kanai-Tajimi 필터를 이용해 생성된 인공지진하중에 대해 마찰형 감쇠를 갖는 구조물의 비선형 시간이력 해석이 수행되었다. 그리고 정규분포 확률밀도 함수에 선형 회귀분석을 통해 얻어진 구조물의 주기와 마찰력의 크기에 의한 변수를 업데이트 시킨 마찰형 감쇠를 갖는 구조물의 변위 응답 확률밀도함수식이 제시된다.

This paper deals with the numerical model of a bracing-friction damper system and its deployment using the optimal slip load distribution for the seismic retrofitting of a damaged building. The Slotted Bolted Connection (SBC) type friction damper system was tested to investigate its energy dissipation characteristic. Test results coincided with the numerical ones using the conventional model of a bracing-friction damper system. The placement of this device was numerically explored to apply it to the assumed damaged-building and to evaluate its efficiency. It was found by distributing the slip load that minimizes the given performance indicies based on structural response. Numerical results for the damaged building retrofitted with this slip load distribution showed that the seismic design of the bracing-friction damper system under consideration is effective for the structural response reduction.

본 연구는 경주부근에서 일어난 3개의 지진 (1999년 4월 24일, 규모 3.3, 6개 관측소; 1999년 6월 2일, 규모 4.0, 14개 관측소; 1999년 9월 12일, 규모 3.2, 7개 관측소)으로부터 27개의 관측된 지반진동 자료를 이용하여 지진원 및 지진파감쇄특성 변수값을 분석하였다. 본 연구에서는 구하고자 하는 모든 값을 동시에 비선형적으로 분석하기 위해 LM (Levenberg -Marquardt) 역산방법을 적용하였고 전단파 에너지를 이용하였다. 3개지진의 평균 응력강하값은 약48-bar이고 본 연구에 이용된 모든 관측소 부지부근 지진파감쇄 {\kappa}값의 평균은 0.0312-sec로 분석되었다. 또한 광역 지진파감쇄값인 Qo 과 {\eta}값은 각각 417 및 0.83으로 분석되었다. 특히 지진파감쇄 {\kappa}값은 미국 동부지역 대푯값 보다 훨씬 크고 미국 서부지역 대푯값 보다 약간 작은 값을 보여주고 있어 관측소 부지증폭 특성에 대한 분석자료가 있으면 보다 의미있는 결과를 얻을 수 있다고 판단된다. 본 연구에서 분석된 지진원 및 지진파감쇄 특성 변수값들은 지배방정식의 차이 등으로 인해 기존의 연구결과와 일부 파라메타값에 있어서 다소 커다란 차이를 보여주고 있다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성구조물을 대상으로 층전단력 분포에 기초한 마찰감쇠기의 설계방법을 제시하였다. 먼저 마찰감쇠기의 슬립하중(slip-load)을 정규화하는 방법 별로 단자유도 시스템의 수치해석을 수행하고 비교하였다. 이를 통해 슬립하중과 가새 강성의 영향을 파악하였으며, 설치용 가새와 원구조물의 최적강성비를 찾았다. 다음으로는 다양한 고유주기와 층수를 갖는 구조물을 대상으로 수치해석을 통해 마찰감쇠기의 설치 층수와 위치의 결정방법 및 슬립하중의 분배 방법을 도출하였다. 이 과정에서 설치 층수가 포함된 성능지수를 사용하여 슬립하중의 총합으로부터 최적의 설치 층수를 도출하는 경험식을 제시하였다. 마지막으로 실제 지진하중을 사용한 수치해석을 통해 기존의 최적설계 방법과 비교하여 제안된 방법의 우수성을 입증하였다.

이 논문의 주된 목적은 지진을 받는 구조물의 비탄성 거동을 제어하기 위해 Coulomb 마찰감쇠기의 제어성능을 산출하는 것이다. 능력스펙트럼법을 이용하여 다양한 건물의 내진성능이 평가되나, 만약 평가된 성능수준이 목표수준에 미치지 못할 때는 추가적인 감쇠비를 산출하게 된다. 추가적인 감쇠비를 얻기 위한 마찰감쇠기의 리더 마찰력은 등가 점성 감쇠의 개념을 사용하여 산정된다. 이와 같이 제안된 방법의 효과를 증명하기 위해, 다양한 주기와 항복 후 강성비를 가진 단자유도 구조물들에 대하여 수치해석을 수행하였다.