• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.49-56
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• 2010

본 연구에서는 스마트 최상층 면진시스템을 적용한 고층건물의 풍응답 제어성능을 검토해보았다. 이를 위하여 77층 초고층 건물을 예제구조물로 선택하였고 풍동실험을 통해서 얻은 풍하중을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 예제구조물의 최상층은 FPS 및 MR 감쇠기로 구성된 스마트 면진시스템을 이용하여 주구조물과 분리된다. 주구조물의 동적응답을 저감시키는 것이 스마트 최상층 면진시스템의 가장 중요한 목표이지만 면진된 최상층의 과도한 응답은 구조물을 불안정하게 만들 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 면진된 최상층과 주구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 스카이훅제어기를 제어알고리즘으로 사용하였다. 제안된 스마트 최상층 면진시스템의 제어성능을 검토하기 위하여 일반적인 수동 최상층 면진시스템의 제어성능과 비교하였다. 수치해석결과 제안된 스마트 최상층 면진시스템을 이용하면 일반적인 수동 최상층 면진시스템에 비해서 면진층의 변위를 효과적으로 줄이면서도 구조물의 응답을 저감시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.75-82
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• 2008

본 연구에서는 최상층면진시스템을 적용한 고층건물의 진동제어 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 20층 및 50층 건물을 예제구조물로 선택하였고 El Centro 남북방향 성분을 지진하중으로 사용하여 수치해석을 수행하였다. 그리고 인공풍하중을 사용하여 풍하중에 대한 예제구조물의 사용성을 검토하였다. 면진되는 상부층의 수를 변화시켜가면서 구조물의 응답을 평가함으로써 최적의 면진질량에 대해서 검토하였다. 또한 상부층면진시스템의 고유진동주기 변화에 따른 진동제어성능의 변화를 고정기초구조물과 비교하여 검토하였다. 해석결과 최상층면진시스템은 동조질량감쇠기로서 활용될 수 있으며 풍하중 및 지진하중에 대한 고층건물의 동적응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.13-20
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• 2013

구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 추가적인 감쇠기나 진동제어장치가 일반적으로 사용된다. 이때, 추가적인 감쇠장치의 제어성능은 대상구조물 특성의 변화 없이 검토된다. 본 연구에서는 구조물과 스마트 제어장치의 다목적 통합최적화를 수행하였고 스마트 최상층 면진시스템이 설치된 구조물의 구조물량 저감의 가능성을 분석하였다. 이를 위하여 20층 예제구조물이 사용되었으며 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 스마트 면진시스템을 구성하였다. 중약진지역의 설계스펙트럼을 바탕으로 생성된 인공지진하중을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 수치해석결과, 스마트 최상층 면진시스템이 중약진지역에 있는 구조물의 응답과 면진층 변위를 동시에 효과적으로 줄일 수 있는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제안된 통합최적설계기법으로 구조물량 및 감쇠기 용량을 적절하게 줄이면서도 우수한 제어성능을 발휘하는 다양한 설계 대안을 제공할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.65-74
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• 2019

본 연구에서는 노후화된 공동주택 수직 증축 리모델링 시 면진시스템의 적용성을 검토 및 면진시스템 적용을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 동일한 구조로 수직 증축 시 수직 층수와 면진주기에 따른 최적 면진주기를 산정하였다. 해석결과, 3개층 수직 증축 시에는 면진주기를 비면진 건물 주기의 2배 이상, 2개층 수직 증축 시에는 비면진 건물 주기의 3배 이상을 확보하여야만 충분한 면진효과를 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, 1개층 수직 증축 시에는 비면진 건물 주기의 4배 이상을 확보하여야만 면진효과를 나타내었다. 위의 결과를 활용하여 3개층 수직증축 리모델링 대상 공동주택에 면진시스템을 적용하여 그 효과를 검증하였다. 최상층 최대응답가속도가 비면진 건물의 최대응답가속도 보다 X방향의 경우에는 약 70%로, Y방향의 경우에는 약 65%의 감소를 나타내었다. 또한, 밑면 전단력의 경우, 비면진 건물과 비교하여 X방향 및 Y방향 모두 약 30% 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.55-61
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• 2008

면진장치 중에서 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 마찰진자 베어링은 적절한 마찰력을 얻기 위해 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 마찰재가 이용되고 있다. 본 연구에서는 자력의 반발력을 이용해 재료의 성질을 대체하여 면진성능을 향상 시킬 수 있는 자력을 이용한 마찰진자 베어링을 제안하였다. 제안된 시스템은 자력에 의한 반발력이 수직력을 줄여줌으로써 재료에 의한 마찰계수의 영향을 줄일 수 있음을 가정하였다. 또한 자력의 영향을 가정하기 위해서 간단한 실험을 구성해 보았으며, 자력이 작용을 할 때 마찰계수($\mu$)를 약 20%정도 줄여줄 수 있었다. 실험 결과를 적용한 수치해석을 통해 다양한 지진에 대해서 기존의 마찰진자 베어링보다 향상된 성능을 보여주었고, 특히 지진으로 인해 구조물의 파괴에 작용하는 주된 요소인 최상층의 가속도와 구조물의 상대변위를 비교함으로써 제안된 시스템이 면진장치로서의 기능을 가지고 있음을 확인하였다. 자력을 이용하여 기존의 PTFE 마찰재를 대체할 수 있는 자력을 이용한 마찰진자 베어링의 구조적 설계를 할 수 있다면 마찰진자 베어링의 문제점을 보완한 기초격리장치로서 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.71-80
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• 2012

Because a smart isolation system cannot be used as a base isolation system for tall buildings, top-story or mid-story isolation systems are required. In this study, adaptability of a smart top-story isolation system for reduction of seismic responses of tall buildings in regions of low-to-moderate seismicity has been investigated. To this end, 20-story example building structure was selected and an MR damper and low damping elastomeric bearings were used to compose a smart base isolation system. Artificial earthquakes generated based on design spectrum of low-to-moderate seismicity regions are used for structural analyses. Based on numerical simulation results, it has been shown that a smart top-story isolation system can effectively reduce both structural responses and isolation story drifts of the building structure in low-to-moderate seismicity regions in comparison with a passive top-story isolation system.