• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.307-317
• /
• 2011

본 논문은 강풍대이면서 약진대에 위치하는 내풍설계된 초고층건물이 경험할 수 있는 잠재적 지진에 대한 내진성능평가를 통해서 탄성내진설계의 가능성을 검토하는 것이다. 최근에 가장 각광받고 있는 구조시스템인 초고층 철골대각가새골조를 내풍설계하고, 내풍설계과정에서 상당한 시스템초과강도가 유입됨을 확인하였다. 초고층 철골대각가새골조에 대하여 다양한 지반조건에 따른 응답스펙트럼해석과 내진성능평가를 수행하였다. 우리나라와 같이 강풍대에 위치하면서 약진대에 속하는 환경하에서 세장비 5.2이상의 초고층 철골대각가새골조는 500년 재현주기 지진동에 대해서는 탄성저항할 수 있음을 보여주었고, 세장비 6.9의 초고층 철골대각가새골조는 2400년 재현주기 지진동에 대해서도 탄성설계가 가능함을 확인하였다. 500년 재현주기 지진동에 대해서 초고층 철골대각가새골조는 부재수준에서 지반조건에 관계없이, 2400년 재현주기 지진동에 대해서도 $S_E$지반을 제외하고는 세장비 5.2이상의 모델에서 모두 "즉시거주" 수준을 나타내었다. 시스템수준에서 초고층 철골대각가새골조는 500년 재현주기 지진동에 대해서 세장비 5.2이상의 모델은 $S_A$와 $S_B$지반에서는 즉시거주, $S_C{\sim}S_E$ 지반에서는 "인명안전" 수준을 나타내었다. 2400년 재현주기 지진동에 대해서는 500년 재현주기보다 한 단계 낮은 내진성능수준을 보여주었다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.712-722
• /
• 2020

연구목적: 최근 국내 규모 5.0이상의 지진으로 인한 피해 발생이 증가하고 있다. 지진이 발생하면 구조물 이외에도 내부설비, 전력기기 등에 피해를 주게 된다. 이에 본 논문에서는 지진으로 인한 배전반과 같은 전기기기의 피해를 저감시킬 수 있는 이중 슬립마찰면이 있는 면진장치를 개발하였으며, 이에 대한 면진성능을 평가하였다. 연구방법: 면진성능을 평가하기 위해 진동대 시험을 수행하였으며, 면진장치 유무에 따른 성능비교를 수행하였다. 다양한 주파수와 가속도 수준에 대한 응답가속도 및 변위를 비교하여 면진장치의 감쇠효과를 분석하였다. 연구결과: 시험결과, 면진장치가 설치되어 있는 경우가 면진장치가 설치되어 있지 않은 경우보다 가속도 증폭이 최대 42% 작았다. 이는 면진장치의 이중슬립마찰면 사이에서 발생한 변위가 지진에너지를 소산하는 역할을 하여 증폭에너지가 감소된 것으로 판단된다. 결론: 이중 슬립마찰면을 적용한 면진장치는 약진보다는 강진에서 지진감쇠효과가 더 컸으며, 주파수가 클수록 지진감쇠효과가 더 좋았다. 따라서, 배전반과 같은 전기기기에 적용하여 지진에너지를 감쇠하는 작용을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.9-16
• /
• 2006

횡저항 시스템의 설계는 구조 엔지니어의 경험과 노하우에 의존하는 경향이 크다. 또한 건물의 보유성능을 평가하여 설계과정에 적절히 반영할 수 있는 방법이 제시되어있지 않다. 따라서 본 연구에서는 구조물이 실제 보유하고 있는 유효보유성능(available full capacity, $R_{ac}$)과 설계기준에서 제시하고 있는 요구보유성능(minimum required capacity, $R_{code}$)에 의해 건물의 횡저항 시스템을 합리적으로 설계하는 방안을 제시하고자 한다. 제안 방법은 기존 구조 설계과정에 비선형 해석에 의한 횡저항 성능 평가가 추가된 것으로, 우선 기본 설계를 마친 후, 푸쉬오버(pushover)해석을 통해 구조물의 실제 횡저항 성능을 평가한다. 비선형 평가단계에서는 푸쉬오버(pushover) 해석을 수행하고 이선형화를 통해 항복밑면전단력$(V_Y)$을 결정한다. 그리고 설계풍밑면전단력$(V_{wind})$이 설계지진밑면전단력$(V_D)$보다 큰 경우 항복밑면전단력보다 설계풍밑면전단력이 작은 값임을 확인한 후에, 구조물이 보유한 $R_{ac}$를 산정한다. 설계지진밑면전단력이 큰 경우에는 바로 유효보유성능을 산정하고 이 유효 보유성능$(R_{ac})$이 요구보유성능$(R_{code})$에 근접하도록 피드백 과정을 통하여 부재를 재설계한다. 본 논문에서는 간단한 2차원 철골 가새가 설치된 철근콘크리트 구조를 이용하여 두 가지 경우에 대하여 제안한 합리적인 횡저항 시스템의 설계를 적용하였다. 그 결과 기본설계와 비선형 정적해석의 피드백 과정의 반복을 통하여 요구보유 성능에 근접한 유효보유성능을 갖는 횡저항 시스템을 설계하는 것이 가능하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.36-46
• /
• 2012

작년 3월에 발생한 일본 대지진으로 인해 우리나라 역시 간접피해 등을 우려하며, 지진에 대한 피해를 최소화 할 수 있는 설계방법의 필요성과 기존 구조물의 내진 성능 향상에 대한 관심이 더욱 증가하고 있다. 사회기반시설물인 교량 등의 손상 붕괴는 사회적 경제적으로 미치는 파급효과가 커 이러한 구조물에 대한 내진성능의 평가가 상당히 중요하게 부각되고 있다. 내진성능에 대한 검토방법들은 많지만 결정론적 방법에 의한 것이 대다수로, 지진에 대한 구조물의 안전성 평가에는 손상단계에 따른 취약성 또는 손상도를 평가하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 납면진받침(LRB)과 탄성마찰포트받침(RFPB)을 사용한 PSC Box Girder 교량에 대하여 지진의 특성인 PGA, PGV, SA, SV, SI에 대한 손상도 곡선을 구하고, 두 지진 격리 장치의 성능을 비교 평가하였다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.440-446
• /
• 2010

본 논문은 적층고무받침을 이용하여 지진으로부터 교량의 손상피해를 줄이기 위한 연구이다. 적층고무 받침은 지진 발생시 변위를 증가시키고, 주기를 길게하여 하중을 전환시킨다. 적층고무받침과 같은 면진장치에 몇 가지 지진파를 가진하여 진동대 실험을 하였다. 이 실험에서는 가속도계와 하중계, 변위계를 설치하여 상판의 가속도 및 전단력 등을 측정하였다. 더구나 적층고무받침을 설치한 경우와 지진격리장치를 설치하지 않은 경우로 구분하여 진동대 실험하여 그 성능을 비교 평가하였다. 실험결과 상판의 가속도 및 전단력은 적층고무받침을 사용할 경우 응답이 감소하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제9권5호
• /
• pp.41-52
• /
• 2005

지진응답제어를 위한 효율적 방법으로 제시된 퍼지관리제어기법은 퍼지에 기반한 의사결정과정을 통하여 가변 제어이득행렬을 구현함으로써 하나의 제어이득만으로 표현되는 선형제어기법보다 개선된 제어성능을 발휘할 수 있다. 이 논문에서는 퍼지관리제어기법의 효율성을 하중 및 교량모델의 불확실성에 대한 제어성능의 강인성 측면에서 평가하였다. 강인성 평가에 있어서는 Dyke등이 제시한 벤치마크 교량에 대하여, 최적설계된 LQG기법과 제어성능을 비교하는 방법을 사용하였다. 불확실성을 주는 요인으로는 주파수 특성이 다른 여러 지진가속도의 규모 및 교량의 강성변화를 가정하였다. 최적설계된 LQG 제어기와 제어효과를 비교한 결과, FSC시스템이 지진의 종류와 규모에 따라 보다 작은 전력을 사용하면서도 개선된 제어성능을 발휘하였다. 특히, LQG 제어시스템이 강성변화에 대하여 불안정한 제어성능을 보인 반면, FSC 시스템은 매우 안정적인 응답제어효과를 보이면서도 제어시스템에 소요되는 전력량과 제어장치의 스트로크에 있어서도 큰 변화를 보이지 않음으로써 매우 탁월한 강인성을 보장할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.23-33
• /
• 2011

본 연구에서는 중요 통신장비의 지진발생시 파손 및 성능저하를 방지하기 위하여 구조물로 전달되는 가속도를 조절할 수 있는 CFPBS(Cone-type Friction Pendulum Bearing System:원추형 마찰진자베어링)를 개발하고 내진성능을 검증하였다. CFPBS는 기존의 FPS(Friction Pendulum System)와 다르게 원추형으로 제작되었으며 보다 큰 마찰력을 얻기 위하여 마찰면에 패턴을 음각하였다. CFPBS의 고유성능을 파악하기 위하여 4개의 CFPBS가 하나의 개체를 이루도록 제작된 지진격리장치를 이용하여 자유진동시험을 수행하였다. 운동방정식으로부터 유도된 CFPBS의 이론식과 Newmark-${\beta}$ Method를 이용하여 내진성능을 검증하기위한 MATLAB7.0 기반의 동적 수치해석프로그램을 제작하였으며 CFPBS의 제작 시 원하는 성능을 발휘할 수 있도록 간략화된 CFPBS의 설계식을 제안하였다. 수치해석을 통한 CFPBS의 내진성능평가를 위하여 건축구조설계기준(KBC-2005)의 최대지진규모에 해당하는 인공지진파를 생성하고 검증하였다. El Centro NS(1940)와 Kobe NS(1995), 인공지진파 등을 사용하여 CFPBS의 상부질량과 경사각을 매개변수로 하는 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 결과를 토대로 CFPBS의 내진성능을 평가하였으며 수치해석의 결과와 설계식을 이용하여 동일한 조건에서 얻어진 결과를 비교분석하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제9권6호
• /
• pp.75-90
• /
• 2005

사장교의 효과적 지진응답제어를 위하여 MR 감쇠기를 이용한 준능동 퍼지 제어기법을 제시하였다. 제시하는 방법은 MR 감쇠기의 응답정보만을 이용한 퍼지추론 과정을 통하여 준능동 제어를 수행하는 방법으로서, 능동제어이론에 기반한 기존 준능동 제어기법과 달리, 별도의 능동제어기를 설계할 필요가 없는 간단한 구조로서 구성될 수 있다. 제시한 제어기법의 제어성능을 평가하기 위해 사장교 벤치마크 문제에 적용하였으며 기존 준능동 제어기법들과의 성능비교를 통하여 그 효율성을 평가하였다. 제어성능을 비교한 결과, 제시하는 준능동 퍼지 제어기법은 주탑의 전단력 및 휨모멘트, 데크의 수평변위, 그리고 케이블 장력 등의 상충하는 지진응답들을 동시에 효과적으로 제어함으로써 지진응답제어에 매우 효율적인 제어전략이 될 수 있음을 보였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5A호
• /
• pp.685-690
• /
• 2008

최근 대규모의 지진피해로 인해 내진설계에 대한 관심이 높아지면서, LRB(Lead Rubber Bearing), FPS(Friction Pendulum System) 등 다양한 지진격리장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 E-Shape 강재이력댐퍼를 이용한 지진격리장치의 성능 평가를 위해 E-Shape 댐퍼의 동적거동 실험을 수행하였으며, 이를 바탕으로 해석적 연구를 위한 수치모델을 제안하였다. 또한, 제안된 E-Shape 강재이력댐퍼의 수치모델을 6자유도를 가진 5층 건물에 적용하여 LRB 시스템과 이력거동을 비교하여 지진격리성능 평가를 수행하였다. 본 연구를 통하여 제안된 수치모델은 실제 E-Shape 강재이력댐퍼의 동적거동을 적절히 묘사할 수 있으며, E-Shape 강재이력댐퍼는 비선형 거동을 통한 에너지를 적절히 소산시킴으로서 기존 시스템과 비교하여 충분히 지진격리성능을 발휘할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지진공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
• /
• pp.300-307
• /
• 1999

신경망기법을 이용한 구조물접합부의 손상평가기법을 제안하였다. 신경망기법의 성능을 개선하기 위하여 노이즈첨가학습을 수행하였으며 효과적인 손상평가를 위하여 부분구조추정법 및 data perturbation scheme을 도입하였다. 10층 프레임구조물에 대한 수치해석과 2층 프레임구조물에 대한 실험연구를 통하여 제안기법을 검증하였다 계측지점이 부분구조로 제한되고 계측자료가 노이즈를 포함하는 경우에는 제안기법이 효과적으로 적용될수 있음을 알 수 있었으며 실험을 통하여 실제 구조물에 대한 제안기법의 적용성을 평가힐 수 있었다.