In this study, effectiveness of seismic retrofitting methods using passive damping devices was investigated through numerical analyses of short-period structures under earthquakes which have short-duration and high-frequency impulse characteristics similar to Geyongju earthquakes. Displacement spectra of elastic systems and ductility demand of inelastic systems were evaluated by increasing viscous or friction damping. The damping devices could reduce responses of the structures with shorter structural period than 0.2s. The earthquakes similar to impulse load did not induce the responses of the structures with longer period than 0.4s, and the effects of the damping devices which generates damping forces proportional to structural responses became insignificant.

본 연구에서는 파라매트릭 모델링 기법을 통해 다양한 대안을 고려할 수 있도록 개발된 StrAuto(이하 전산플랫폼)을 이용하여 감쇠장치에 따른 감쇠비 증가 효과와 풍하중 저감효과를 평가하였다. 비정형 초고층구조물의 수많은 구조시스템 대안선정을 지원하는 전산플랫폼은 설계자 또는 엔지니어에게 초기 대안을 결정하는데 있어 유용한 도구가 된다. 감쇠장치의 용량 및 추가 요구감쇠비의 크기를 산정하는 과정에서 중요한 원 구조물의 감쇠비에 대한 추정은 풍하중에 대한 실계측 자료를 기반으로 수행된 국내외 관련 연구의 결과를 사용하였다. 감쇠장치는 층간 설치형 수동형 감쇠장치와 질량형 능동형 감쇠장치 두 가지 유형을 고려하였다. 감쇠장치에 의해 추가되는 감쇠비는 FEMA에서 제안한 식을 이용하여 등가 정적 해석을 수행하여 산정하였다. 전산 플랫폼 내부에 감쇠장치의 용량을 최적화하는 알고리즘을 내장함으로써 최적의 감쇠장치 설계안을 자동적으로 도출할 수 있다. 감쇠장치 설치에 따른 물량저감 효과는 풍하중 저감계수로 평가될 수 있으며, 455m 높이의 초고층구조물을 대상으로 제안한 방법의 유효성을 검증하였다. 제안한 방법을 사용하여 비선형 시간이력 해석을 통해 얻어진 지붕층 변위와 층별 전단력을 근사적으로 추정할 수 있음을 확인하였다.

본 논문은 해석적 및 실험적 연구를 통하여 휨 저항 메커니즘에 최적화된 형상을 지닌 스트립형 감쇠장치의 구조적 특성을 조사하고자 하였다. 초기 강성과 항복 강도 예측식이 제시되었으며, 이를 상용 유한요소해석 프로그램 ABAQUS를 통한 유한요소해석 결과와 비교분석하였다. 예측식을 수립하기 위하여 두 가지의 이상화 절차가 고려되었으며, 두 예측식 모두 건물에 감쇠장치를 적용함에 있어 충분한 예측결과를 제시하는 것으로 나타났다. 실험적 연구를 통해서는 강재, 접합상세 및 건물에 감쇠장치를 적용하는 구조체 유형 등에 관한 구조적 불확실성이 감쇠장치의 구조적 거동을 예측함에 있어 저해요소인 것으로 나타났다. 또한, 전단항복형 감쇠장치이 건물에 적용된다면 전단응력집중이 반드시 고려되어야 하는 것으로 나타났다. 그럼에도 최적 형상을 가진 스트립형 감쇠장치가 저사이클피로파괴에 높은 저항능력을 지녔다는 관점에서, 예측식을 활용할 경우 안전측의 구조설계가 이루어짐과 동시에 건물의 내진 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

In this paper, the vibration control effect of the isotropic damping devices (so-called Kagome dampers) was investigated by applying the Kagome dampers to a 20-story frame structure apartment. A new Kagome Damper System (KGDS) composed of the dampers and supporting column was proposed and numerical analyses were performed to investigate the effects of stiffness ratio between controlled structure and supporting column, the damper size and the number of the dampers. The numerical analysis results of a structure with KGDS up to the third story showed that the stiffness ratio should be higher than 6.4 and the damper size be at least 700×700mm to effectively reduce the base shear and the maximum drift of the uppermost story. When the KGDS was installed up to the fifth story, the stiffness ratio should be higher than 7.0 and damper size needs to be at least 500×500mm for obtaining the target performance