Abstract
This study proposes seismic response analysis technique of a two-mass rack system which sustains heavy loads with frictional behavioral characteristics. In order to deal with the nonlinear frictional characteristics of the mass on the rack system, the equations of motion of the system has been derived and the appropriate numerical simulation technique has been developed. In order to examine the seismic performance of the proposed system, we consider two parameters that are expected to have great influence on the seismic performance of the system. One is the ratio of the two masses of the load and the rack structure, and the other is the friction coefficient between rack and loaded mass. A number of numerical simulations of the seismic response of structures with various natural frequencies for both parameters have been performed in order to investigate the seismic safety of the rack structures. From the simulated results. it is observed that the maximum displacement of the rack system tends to decrease drastically as the natural frequency of the structure increases regardless of the two parameters of mass ratio and friction coefficient. The proposed study provides important reference data to guarantee the seismic safety of the rack system by considering nonlinear frictional behavior of the loaded mass.
본 논문에서는 이중질량을 갖는 랙시스템의 마찰거동을 고려한 지진응답해석 기법에 관하여 연구하였다. 마찰 거동을 모사할 수 있는 비선형 동적 시간이력해석 알고리즘을 개발하였다. 이중질량체 간의 미끄러짐과 일체화거동은 비선형 마찰모델로서 고려하였으며, 이를 적절히 모사하기 위한 수치해석기법을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 이용하여 랙시스템의 지진 응답에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 랙시스템의 피해에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 주요 인자로 랙구조체 질량에 대한 적재질량체의 질량비와 두 질량체 사이의 마찰 계수를 선정하고, 질량비와 마찰계수를 변화시켜 가면서 최대 변위응답의 경향성을 분석하였다. 수치 모사 결과로 부터, 이중질량으로 모델링된 랙시스템의 변위응답은 구조물의 고유진동수가 커질수록 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 이 연구를 통하여 제시하는 방법은 랙시스템의 마찰거동을 미끄러지는 거동을 적절히 모사할 수 있으며, 이로부터 내진 성능평가를 위한 효율적 수치해석 기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
