• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.449-453
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• 2010

본 논문에서는 점성 및 감쇠가 있는 단자유도 구조물의 등가감쇠비를 효율적으로 구하는 방법을 제시하였다. 건물에 설치된 마찰감쇠기는 외력의 크기에 따라 정지와 운동의 상태를 반복하여 외부 입력에너지를 소산시키기 때문에 외력과 응답관계가 비선형이다. 마찰감쇠기가 설치된 단자유도 건물은 마찰감쇠기외에 점성감쇠가 동시에 존재하므로 해석적인 정해를 구하기가 어렵다. 등가감쇠비를 산정하기 위해서 첫째, 점성과 마찰감쇠가 있는 단자유도계 건물의 자유진동 정해를 통하여 변위응답과 가속도 응답특성을 분석하였다. 둘째, 자유진동의 경우 응답이 멈출 때까지 소산에너지식을 이용하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 셋째, 조화가진 일 때는 수치해석을 통하여 마찰력비 $F_r$에 따른 응답 특성을 알아보았다. 넷째, 조화가진의 경우 에너지 균형식을 바탕으로 등가점성감쇠비를 유도하였다. 등가점성감쇠비는 변위응답비의 영향을 받으므로 응답을 알아야만 구할 수 있다. 건물 응답의 진동수 특성은 협소영역(narrow band)이므로 고유진동수에 의해 지배된다고 가정하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 마지막으로, 유도한 자유진동과 조화가진의 등 가점성감쇠비를 이용한 등가선형운동방정식의 해를 비선형 수치해석 한 결과와 비교하여 검증하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.5 no.1
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• pp.45-52
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• 2001

에너지 소산장치가 설치된 건무의 비선형 시간이력해석은 복잡하고 많은 시간이 소모된다. 본 연구에서는 비선형 정적해석법인 능력 스펙트럼을 이용하여 구조물의 주어긴 거동 한계를 만족할 수 있는 감쇠기의 양을 산정하는 방법에 관하여 연구하였다. 먼저 능력스펙트럼법을 이용하여 건물의 비선형 정적응답을 구하고 건물의 응답과 목표변위의 차이를 이용하여 유효감쇠비를 구하고 이러한 유효 감쇠비를 이용하여 필용한 점성 감쇠기의 양을 구하였다. 본 연구에서는 단자 유도계에서 건물의 주기, 요구되는 탄성강도에 대한 항복강도의 비, 항복 후 강성비 등을 변수로 하여 연구를 수행하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 점성 감쇠기를 설치한 예제 구조물의 시간이력 해석에 의한 최대 응답은 설계의 초기단계에서 사용한 목표변위와 잘 일치하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.602-605
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• 2011

본 논문에서는 마찰감쇠기가 설치된 건물이 붕괴하중을 받을 때의 에너지소산능력을 고려하여 등가감쇠비를 유도하였다. 마찰감쇠기는 주로 지진과 같은 수평하중에 대한 에너지를 소산하기위해 설치된다. 마찰감쇠기를 대각 가새형으로 설치하면 수평하중에 대한 저항력뿐 만아니라 수직하중에 대한 저항성능도 발휘된다. 건물에 설치된 마찰감쇠기는 외력의 크기에 따라 정지와 운동의 상태를 반복하여 외부 입력에너지를 소산시키기 때문에 외력과 응답관계가 비선형이다. 건물은 고유의 점성감쇠를 가지므로 마찰감쇠기가 설치된 건물은 마찰과 점성감쇠를 동시에 고려해야하므로 해석적인 정해를 구하기가 어렵다. 에너지 평형을 이용하여 등가감쇠비를 구하고 운동방정식을 등가선형화하면 쉽게 저항 성능을 파악할 수 있다. 우선 건물에 영향을 미치는 것은 감쇠이므로 감쇠의 영향력을 마찰력비, ${\gamma}_c$로 나타내었다. 둘째, 정해를 마찰력비로 표현하여 유도하고 응답특성을 파악하였다. 셋째, 에너지 균형식을 통해 등가감쇠비를 산정하였다. 마지막으로 등가감쇠비를 검증하기 위하여 등가감쇠비를 이용하여 등가선형화한 응답과 실제 마찰감쇠기를 설치하여 비선형 수치해석한 결과와 비교, 검증하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.2
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• pp.199-208
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• 2010

A friction damper installed at a building shows nonlinear behavior since its stick and slip states are occurred repeatedly depending on the amplitude of external loadings to dissipate input energy. Friction damping is existed for the building with a friction damper. In additionally viscous one is inherently included. Therefore, the building installed in such combined damping is quite involved to find the analytical solution. In this study, first, displacement and acceleration characteristics are identified based on the exact solution for a single-degree-freedom building with a friction damper having both friction and viscous damping. Second, in free vibration, the equivalent viscous damping ratio is obtained by the energy dissipation. Third, numerical analysis is carried out to find response configuration with various friction force ratios. Fourth, corresponding equivalent viscous damping ratio is derived with the finding that the response reaches into steady-state for both friction and viscous damped structure. It is deduced using balance of input external energy and output dissipation energy for steady-state response. Finally, the equivalent viscous damping ratios of free or harmonic vibration are verified through nonlinear analysis.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.22 no.6
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• pp.553-561
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• 2010

The purpose of this paper is to analytically find the approximate supplement damping ratio of the viscous damper installed in self-centering (SC) single-degree-of-freedom (SDOF) systems with maximum displacements that are similar to those of elasto-plastic (EP) SDOF systems. The behavior of an SC SDOF system under harmonic cyclic loading was first described. Then an analytical model that can capture the behavior of the viscously damped SC SDOF system was introduced. Analysis parameters that characterize the hysteresis of the EP and SC SDOF systems were chosen, and nonlinear time-history analyses were performed using 20 historical accelerograms. Most of the SC SDOF systems with viscous dampers with approximately 10-15% damping ratios presented mean maximum displacement values that were similar to those of the EP SDOF systems. To investigate in detail the seismic performance of both systems, three EP SDOF systems and six corresponding SC SDOF systems were selected. The analyses showed that all the SC SDOF systems eliminated the residual displacements after the end of their shaking, and that the SC SDOF systems with 15% damping ratios performed better than the EP SDOF systems in terms of maximum displacement and acceleration response.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.9 no.2 s.42
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• pp.1-6
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• 2005

The purpose of this paper is to evaluate the performance of an MR fluid damper for seismic vibration control of a structure in terms of equivalent linear damping based on linearization technique and to experimentally verify the results from linearization technique by comparing them to those from system identification testing of a building structure with the MR damper. First, among various models for the MR damper, the equivalent damping is estimated for the Bingham model which is mathematically simple. Second, the transfer function of a building structure with the MR damper is obtained by performing shaking table tests and the damping matrices of the structure are constructed using the modal information obtained by the transfer function. It is observed that the damping mathematically estimated using linearization technique for the Bingham model matches well with the damping coefficient experimentally obtained by system identification.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.774-777
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• 2010

본 논문에서는 MR 감쇠기의 비선형 특성을 등가의 선형감쇠로 치환하기 위한 방법으로 Newmark와 Hall이 제안한 감쇠계수를 이용하였다. 응답스펙트럼의 감쇠율을 나타내는 감쇠기계수는 구조물의 최대변위를 이용하여 등가감쇠비를 추출할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 이러한 응답스펙트럼은 구조물에 작용하는 지진하중의 특성에 따라 경향이 달라진다. 본 논문에서는 기존의 등가감쇠비 산정식을 수정하여 제안하고, 지진하중 특성에 따른 등가감쇠비의 변화를 살펴보았다. MR 감쇠기의 등가감쇠비는 가진하중과 최대마찰력의 비율에 따라 결정되며, 장주기 구조물의 경우 등가감쇠비가 감소한다. MR 감쇠기의 점성은 마찰감쇠와의 상호작용에 의해 단순한 산술합 이상의 감쇠비 증가 효과를 가진다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.4
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• pp.435-443
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• 2010

This study presents key parameters for the structure installed with MR controller in reducing its responses. MR controller is regarded as Bingham model of which control forces are frictional and viscous ones. The parameters are identified as friction force ratios, $R_f$ and $R_h$ which are, respectively, ratio of MR controller friction force to static restoring force for free vibration and ratio of the friction force to amplitude of harmonic force. Structure-MR controller system shows nonlinear response behavior due to friction force. Energy balance strategy is adopted to transform the behavior to linear one with equivalent damping ratio. Finally, proposed equivalent linear process is compared to the nonlinear one, which turns out to give acceptably good results.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.5
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• pp.517-524
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• 2010

In this paper the progressive collapse resisting capacity of steel moment frames with viscous dampers was evaluated by nonlinear dynamic analysis. The effects of dampers installed in steel beam-column sub-assemblages with varying natural period and yield strength were evaluated after sudden removal of a column. According to the parametric study the vertical displacement general decreased as the damping ratio of the system increased, and the dampers were effective both in elastic and elasto-plastic systems. The nonlinear dynamic analysis results of the 15-story analysis models showed that the decrease in vertical deflection of the structure with 9m span length, which showed larger deflection, was more predominant than that of the structure with 6m span length.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.11 no.1 s.53
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• pp.11-19
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• 2007

This paper proposes an optimal design method of distribution and capacities of linear viscous dampers for vibration control of two adjacent buildings. The previous researches have dealt with suboptimal design problem under the assumption that linear viscous dampers are distributed uniformly or proportionally to the sensitivity of the modal damping ratio according to floors, whereas this study deals with global optimization problem in which the damping capacities of each floor are independently selected as design parameters. For this purpose, genetic algorithm to effectively search multiple design variables in large searching domains is adopted and objective function leading to the global optimal solutions is established through the comparison of several optimal design values obtained from different objective functions with control performance and damping capacity. The effectiveness of the proposed method is investigated by comparing the control performance and total damping capacity designed by the proposed method with those of the previous method. In addition, the time history analyses are performed by using three historical earthquakes with different frequency contents, and the simulation results demonstrate that the proposed method is an effective seismic design method for the vibration control of the adjacent structures.