• 토지주택연구
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• 제1권1호
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• pp.43-50
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• 2010

본 연구에서는 RC골조의 내진보강을 위해 K형브레이스로 지지되는 강재댐퍼 설치방식을 제안하고 강재댐퍼에 의한 RC골조의 내진보강효과를 실험 및 설계식의 비교를 통해 검증하였다. 강재댐퍼로 보강된 RC골조의 성능은 RC골조 및 강재댐퍼의 강도-변형 관계를 각각 산정한 후 조합하여 산정하였다. 강재댐퍼 지지부재의 강성이 충분히 크지 않을 경우 댐퍼의 성능이 제대로 발휘될 수 없으므로 댐퍼의 지지부재인 브레이스의 강성 고려하여 강재댐퍼의 성능을 산정 하였다. 강재댐퍼 보강 RC골조의 내진보강효과를 확인하기 위한 실험은 비보강 RC골조를 기준 실험체로 하고 K형브레이스로 지지되는 강재 댐퍼의 설치 방법을 변수로 하여 횡력에 대한 실험체의 강도, 강성, 이력특성 등의 항목에 대해 평가하였다. 강재댐퍼 보강 RC골조는 강도, 강성, 에너지소산능력이 비보강 RC골조에 비해 우수한 것으로 나타나 강재댐퍼에 의한 보강효과를 확인할 수 있었다. 강재댐퍼 보강 RC골조의 실험결과와 설계식에 의한 성능을 비교한 결과 설계식이 강재댐퍼 보강 RC골조의 성능을 비교적 유사하게 나타낼 수 있는 것으로 검증되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.43-53
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• 2010

면진기술은 건축물의 구조적 피해를 줄이고 진동에 민감한 구조물의 내진성능을 향상시키는 가장 효과적인 방법 중의 하나이다. 하지만 면진구조시스템에서 지진에너지를 흡수하는 댐퍼의 재료로서 자주 사용되었던 납의 환경오염문제가 대두되면서, 최근에는 친환경 재료인 강재를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 본 연구에서는 면진시스템용 에너지흡수장치인 U형 강재댐퍼를 대상으로 비선형 유한요소해석을 수행하고 SS400 강재와 고인성강재를 사용한 댐퍼의 해석결과를 비교하여 사용강재의 재료적 특성의 차이가 댐퍼의 변형능력에 미치는 영향을 분석하며, 고인성강재를 사용한 댐퍼의 형상비, 두께, 폭에 따른 변형능력을 파악한다. 또한 고인성강재를 사용한 U형 강재댐퍼의 응력분포를 분석하여 응력분포에서 나타내는 문제점을 개선하기 위한 대책으로 댐퍼의 일부 구간에 개구부를 둔 새로운 형상을 제시하고 형상에 따른 변형능력, 내력특성 및 응력분포를 고려하여 최적형상과 설계식을 제안하고자 한다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.299-300
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• 2022

구조물의 내진보강방법 중에서 가장 널리 이용되는 방법인 강재 이력형 감쇠장치는 수평하중에 대한 응력-변위 곡선을 이용하여 지진 에너지를 소산시키는 방법인데, 이 경우 편심하중 등에 의해서 부재가 면 외 방향으로 거동하여 응력-변위곡선이 불규칙하여 그 결과의 신뢰성이 떨어지는 경우가 있다. 이러한 형상을 방지하기 위해서는 별도의 채널(Channel)을 시공하는 불편함을 감수해야 하며, 또한 수평력이 반복적으로 작용할 때 그 효과를 장담할 수 없는 문제점이 있다. 본 연구에서는 강재 스트립과 스프링을 결합한 댐퍼를 고안하여 스프링은 탄성변형을, 강재 스트립은 소성변형을 받게 하는 혼합형 댐퍼를 개발하고자한다. 여기서, 스프링은 복원력으로 작용하여 반복하중에 대한 저항성을 키우고 강재 스트립의 하중변위 곡선을 규칙적으로 하는 역할을 수행하게 되며 에너지 소산량을 계산할 때 편리함과 정확도를 높이고자 한다. 강재 스트립의 폭과 길이는 일정하지만 두께를 변화시켜서 5종류를 선택하였으며, 댐퍼 1개당 3개의 스트립을 정삼각형 형태로 배치하고 그 중심에 상당한 강성을 갖는 스프링을 갖는 형태로 제작하였다. 댐퍼 시험체는 5개를 제작한 후, 이 댐퍼를 구조물에 배치하였을 때의 지진에 대한 에너지 소산량과 부재력을 검토하여 댐퍼의 안전성(Safety)를 검증하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.90-90
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• 2011

최근 전 세계적으로 지진의 발생 빈도가 증가하며 그 규모도 점차 커지는 경향을 보이고 있다. 대형지진의 발생 시 저층 구조물의 붕괴로 인한 인명 및 사회, 경제적 피해가 두드러짐에 따라 기존 저층 구조물의 내진보강기법에 관한 연구가 활발히 진행 중인 추세이다. 우리나라의 경우 강도증가형 내진보강공법이 주를 이루고 있어 다양한 내진보강기법의 개발 및 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지진입력하중 저감형 내진보강기법으로서 강재댐퍼시스템을 제안하여 구조적 성능을 파악하고, 이를 적용한 보강 실험체와 비보강 실험체를 제작하여 정적가력실험을 통하여 그 성능을 비교하였다. 제안된 강재댐퍼시스템은 입력에너지를 소산시키는 내부의 슬릿형 댐퍼와 이를 지지하는 기둥 및 외부 프레임으로 구성되며, 내부 댐퍼는 먼저 항복하여 에너지를 소산시키기 위하여 지지기둥 및 프레임에 사용된 강재보다 강성 및 강도가 적게 계획되었다. 강재댐퍼의 성능실험 결과, 비교적 안정적 거동을 하며, 강성과 강도 및 에너지 흡수능력이 우수하게 나타났다. 보강 및 비보강 실험체의 골조는 기존 학교 건축물의 표준도면을 기준으로 하여 골조의 일부를 대상으로 60% 축소율을 적용하여 계획하였으며, 보강 실험체는 미리 제작된 강재댐퍼시스템을 골조 내에 설치하여 에폭시 주입법으로 부착시공 하였다. 보강 및 비보강 골조 실험체의 정적가력 실험결과 비보강 실험체는 기둥의 휨 항복 후 변형의 증가에 따라 휨 및 전단 균열이 증가하면서 최종적으로 기둥이 전단파괴 되었으며, 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 기둥 및 보의 균열이 적고, 골조에 골고루 분포되어 파괴 규모가 감소하였다. 최대 강도면에서 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 약 3.4배 우수하였으며, 초기강성은 약 7배 가량 유리한 것으로 평가되어 제안된 강재댐퍼시스템이 강도면에서 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 두 실험체의 기둥 주근 및 띠철근의 변형률을 비교한 결과, 비보강 실험체는 대부분의 철근이 항복하여 큰 변형을 일으킨 반면, 보강실험체에서는 철근의 항복현상이 나타나지 않았고 댐퍼가 항복을 하면서 큰 변형을 일으켰다. 이를 통해 지진하중 입력 시 댐퍼에서 입력 에너지를 흡수하여 큰 하중을 부담하며, 기존의 구조부재에는 입력 에너지가 낮아 손상이 보다 적게 발생함을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.119-127
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• 2011

본 연구의 목적은 에너지 흡수형 강재 댐퍼를 이용하여 손상순서를 제어함으로써 주구조체를 재사용 할 수 있는 철골조시스템을 개발하고, 지진응답특성을 파악하는 것이다. 이를 위하여 강재 댐퍼의 형상을 제안하고, 제안된 강재 댐퍼의 변형 형상과 응력 분포를 알아보기 위하여 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS(ver.10.0)을 이용한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 또한 지진응답특성을 파악하기 위하여 실대형 사이즈 $54m{\times}2.4m$의 1층 철골조 실험체 4개를 설계 및 제작하여 유사동적 지진응답실험을 수행하였다. 본 연구에서 제안하는 강재 댐퍼를 제진요소로 사용하는 경우, 주구조체에 비하여 높은 강성을 갖는 댐퍼가 소폭의 변위에 먼저 소성화함으로써 이력에 의한 지진에너지를 흡수할 수 있으며, 지진응답에서 유리한 것이 판명되었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.457-464
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• 2003

최근 교량의 건설에 있어서 내진설계가 주요문제로 부각되면서, 구조물의 진동응답을 제어 하는 갖가지 형태의 진동제어 기법이 적용되고 있다. LRB(Lead Rebbe. Bearing), LUD(Lock Up Device)등 다양한 지진격리장치가 설계에 적용되고 있으며 특히, 설계변경 .내진보수보강과 같이 제약 조건이 있는 상황에서 유용한 면진방법으로 사용되고 있다. 이러한 지진격리장치는 기본적인 설계특성인 수평강성, 감쇠성능에 대한 검증을 필요로 한다. 특히, 지진과 같은 동적하중에 대하여 하중속도, 수직력, 변형률 등에 대한 의존성과 내구성의 검토가 필요하며 유사장치에 대하여 검증실험기준의 정립이 진행 중에 있다. 강재이력댐퍼인 E-Shape 댐퍼는 지진격리장치로서 교각의 고정단에 교좌장치로 설치되어 상시에는 탄성영역 내에서 거동하는 고정단의 역할을 하다가, 지진발생시에는 E-Shape형태의 강재댐퍼가 소성변형을 통한 이력거동으로 에너지 소산기능을 가진 교좌장치이다. 최근 LRB에 대하여는 다양한 특성실험이 수행되고 있으나 상대적으로 강재이력댐퍼에 대하여는 이러한 검증실험이 수반되지 않고 사용되고 있다. 본 실험연구에서는 E-Shape 강재이력댐퍼에 대하여 연직하중, 수평변형률, 수평속도에 패한 동적특성을 평가함으로서 강재이력댐퍼를 이용한 지진격리설계의 타당성과 면진성능을 평가해 보았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.254-262
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• 2011

본 연구의 목적은 슬릿형 강재댐퍼보다 에너지 소산능력 등이 우수할 것으로 예상되는 V형 강재 댐퍼 개발에 있다. 이를 위하여 댐퍼 스트럿의 높이 및 각도에 대한 실험체 9개를 만들어 전단실험을 수행하였다. 실험결과, 스트럿 높이가 270mm이고, 스트럿 각도 $60^{\circ}$인 경우의 V형 강재댐퍼가 가장 우수한 내진성능 보유한 것으로 평가되었다. 또한 기존내력식을 이용한 댐퍼의 항복강도를 비교한 결과, 기존 실험결과를 분석한 범위 내에서 V형 댐퍼의 실험결과가 높게 평가되는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.371-382
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• 2012

기존의 전단벽 시스템은 커플링보를 강하게 설계하는 경우가 많아 상대적으로 내력 및 강성이 낮은 콘크리트 코어와 특정층에 손상이 발생되기 쉬워 건물의 연성이 저하된다. 전단벽 시스템의 연성능력 및 내진성능을 향상시키기 위해 본 연구에서 강성은 기존의 커플링보 이상으로 발휘되면서 설계하중에 따라 내력을 용이하게 변화시킬 수 있는 강재이력댐퍼를 커플링보에 적용하였다. 강재이력댐퍼는 2단으로 직렬 연결된 형상으로 제안하였고, 제안된 강재이력댐퍼의 구조성능을 검증하기 위하여 정적실험을 수행하였다. 또한 FEM 해석결과를 실험결과와 비교 검증하고 강재이력댐퍼의 초기강성, 에너지 흡수능력, 변형능력 등을 분석하여 설계 근사식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.199-208
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• 2011

본 연구의 목적은 강재댐퍼 면내에 형성되는 슬릿 형상이 댐퍼의 강도 및 변형 능력에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 이를 위하여 댐퍼 스트럿의 높이 및 각도에 대한 실험체 12개를 만들어 전단실험을 수행하였다. 분석결과, 댐퍼의 초기강성, 항복강도 및 항복 후 2차강성의 크기를 고려할 때 스트럿 높이가 200mm이고, 스트럿 각도 $60^{\circ}$인 S형 강재댐퍼의 내진성능이 가장 우수한 것으로 평가되었다. 또한 기존내력식을 이용한 댐퍼의 항복강도 비교결과, 내력식의 결과보다 실험 결과값이 크게 나와 댐퍼의 항복강도는 스트럿높이, 스트럿각도 등의 크기정도에 지배 받는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.737-744
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• 2012

강재형 댐퍼는 주로 철골구조에서 많이 사용되어 왔으나 최근에 들어 철근콘크리트 건물에도 사용빈도가 증가하는 추세이다. 철근콘크리트 건물에 강재이력댐퍼를 적용하기 위해서는 댐퍼의 접합부재가 댐퍼의 지지능력을 보 및 벽체로 전달하기에 적합한 강도와 강성을 지녀야만 한다. 하지만 균열로 인한 철근콘크리트 요소의 손상은 부득이한 것으로, 댐퍼로부터 지지부재로의 하중전달 메커니즘과 댐퍼 지지부재 이력특성의 규명은 이러한 댐퍼의 거동을 평가하는데 매우 중요하다. 이에 이 연구에서는 EaSy 댐퍼와 같은 강재판형 이력댐퍼의 지지부재와 RC벽체와의 접합상세를 대상으로 실험을 실시하였다. 실험 결과 전단과 관련된 균열의 양과 패턴을 제외하고는 모든 실험체의 파괴패턴은 거의 동일한 것으로 나타났으며, 잘 분산된 균열을 지닌 HD-3 실험체가 에너지소산능력, 강성저하 그리고 강도저하 측면에서 좋은 거동을 보여주었다.