• 토지주택연구
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• 제5권2호
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• pp.107-114
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• 2014

수동형 제진장치를 이용하는 제진구조는 수년간 개발이 지속되고 있으며, 1990년대 중반이후로 여러 나라들에서 실무적인 적용이 빠르게 증가되고 있다. 국내의 경우 이러한 제진장치 중 강재이력형 댐퍼가 비교적 저렴한 비용과 설치와 관리가 용이하다는 이유로 건물의 내진설계를 위하여 보편적으로 많이 적용되고 있다. 이 논문에서는 건물의 지진응답을 개선하기 위하여 적용된 소위 카고메댐퍼로 불리우는 등방성 강재이력형 댐퍼(Isotropic Hysteretic Metallic Damper, IHMD)의 유효성에 대한 해석적인 사례연구를 제시하고 있다. 연구대상 건물은 18층 규모의 철근콘크리트 라멘조 아파트건물로 해석결과를 통하여 IHMD의 실효성을 실증적으로 보여주고 있다. 해석결과는 IHMD가 건물의 지진응답을 줄일 수 있는 매우 효과적인 방법임을 검증하고 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권5호
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• pp.683-695
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• 2022

Conventional braces are often used to provide stiffness to structures; however due to buckling they cannot be used as seismic energy dissipating elements. In this study, a seismic energy dissipation device is proposed which is comprised of a bracing member and a steel hysteretic damper made of steel hexagonal plates. The hexagonal shaped designated fuse causes formation of plastic hinges under axial deformation of the brace. The main advantages of this damper compared to conventional metallic dampers and buckling-restrained braces are the stable and controlled energy dissipation capability with ease of manufacture. The mechanical behavior of the damper is formulated first and a design procedure is provided. Next, the theoretical formulation and the efficiency of the damper are verified using finite element (FE) analyses. An analytical model of the damper is established and its efficiency is further investigated by applying it to seismic retrofit of a case study structure. The seismic performance of the structure is evaluated before and after retrofit in terms of maximum interstory drift ratio, top story displacement, residual displacement, and energy dissipation of dampers. Overall, the median of maximum interstory drift ratios is reduced from 3.8% to 1.6% and the residual displacement decreased in the x-direction which corresponds to the predominant mode shape of the structure. The analysis results show that the developed damper can provide cost-effective seismic protection of structures.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.149-161
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• 2012

최근에 신축 건물이나 기존 건물의 내진보강을 위해서 수동제진장치의 일종인 에너지소산형 제진장치의 사용이 매우 증가하고 있다. 제진장치는 선진국을 중심으로 개발되어 왔고 제한적으로 사용해 오고 있었지만, 최근에는 다소 저렴한 장치개발을 통하여 강진지역의 개발도상국으로도 그 사용이 확대되고 있다. 본 연구는 기존 또는 신축 건물의 내진보강을 위한 캔틸레버타입 강재댐퍼를 개발하고 제안하였다. 댐퍼에 대한 반복가력 실험을 바탕으로 이력거동 및 에너지소산능력을 조사하였다. 실험결과는 제진장치가 안정된 이력특성을 나타내고 있으며 큰 에너지소산능력을 갖고 있음을 보여준다. 실험결과를 바탕으로 댐퍼에 대한 간단한 하중-변위 이력모델을 제안하였다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.123-130
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• 2010

본 논문에서는 기존 건축물의 내진성능을 향상시키기 위해 시공성과 설치 비용적인 측면에서 상대적으로 우수한 강재댐퍼를 대상으로 기존 개발된 장치와 새로 개발된 형상의 장치에 대한 평가를 해석적으로 수행하였다. 해석결과는 강도 및 에너지 소산능력으로 평가하였으며, 제안된 내력 산정식의 적용을 아울러 평가하였다. 연구대상 댐퍼의 스트럿 형상은 V형, S형이며, 댐퍼의 스트럿 높이와 각도를 주요 변수로 한 후 ABAQUS를 이용하여 유한요소 해석하였다. 해석은 최대변위를 50mm로 하고 점진적인 이력변위곡선을 적용하여 수행하였다. 항복강도, 최대강도, 에너지 소산능력 평가결과, V형 및 S형 모두 우수한 성능을 보유한 것으로 평가되었으며, 또한 스트럿 각도 $60^{\circ}$ 및 높이 140, 200 mm의 성능이 안정적인 것으로 평가되었다. 전체적으로는 S형의 응답이 V형보다 안정적인 것으로 평가되어, S형 강재댐퍼의 적용성이 V형보다 유리한 것으로 평가되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.59-69
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• 2022

The use of dampers is being considered a means to improve the seismic performance of buildings. It may take considerable time and effort to find an optimal design solution since repeated three-dimensional nonlinear time history analyses are required. Therefore, a preliminary design procedure for seismic retrofit using hysteretic dampers was proposed in this study. In the proposed procedure, the amount of retrofit (required number of dampers) is estimated from the capacity curve of the building before retrofit and allowable story drift of the building. In combining the capacity curves of the building and the dampers, the deformation demand for the dampers can be easily checked against their deformation capacity. The equations to transform the device displacement to roof displacement for the combination of capacity curves are developed. The proposed procedure was applied to the seismic retrofit design of sample buildings. The study found that the estimated capacity curve was very close to the actual capacity curve obtained from the pushover analysis, which can determine an appropriate configuration to meet the required seismic performance.

• 국제강구조저널
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• 제18권5호
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• pp.1741-1753
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• 2018

Metallic dampers are sacrificial devices (fuses) that dissipate significant energy during earthquakes while protecting other parts of structures from possible damage. In addition to numerous implementation opportunities of other base isolation systems, U-shaped dampers (UD) are one of the widely investigated and used devices in practice especially in Japan. The present study focuses on enhancing seismic performance of these types of dampers by changing their geometric properties. UDs with perforated (i.e. with holes) and/or nonparallel arms are developed for this purpose. For a better comparison, the criterion of equal material volume (or mass) has been utilized. Three dimensional finite element models of the new type of UDs are formed and investigated numerically under selected displacement histories. Based on the obtained hysteretic curves; dissipated energy intensities, effective stiffness ratios, reaction forces, effective damping ratios are evaluated in this parametric study. It is found that both damper types have merits in use of seismic applications and that the selection of the damper configuration is dependent on the design specific issues.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.10-17
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• 2015

본 연구에서는 내진설계 이전에 지어진 학교 건물을 대상으로 내진보강효과를 알아보기 위하여 벽체로 지지되는 강재이력형 감쇠장치를 설치하여 기존 비내진 설계된 보강 RC골조 실험결과와 비교 분석하였다. 실험결과, 비내진 설계된 실험체는 좌 우측 기둥의 상 하부에 피해가 집중되면서 급격한 강도저하와 함께 취성적인 전단파괴의 양상을 나타낸 반면, 더블 I형 감쇠장치를 보강한 실험체는 감쇠장치 보강으로 강도 및 강성의 증가와 함께 탄소성 거동을 보이면서 에너지 흡수 능력이 큰 타원형의 이력특성을 나타내었다. 또한, 두 실험체의 강성저하를 비교한 결과 더블 I형 감쇠장치를 보강한 실험체가 강성저하를 방지하는데도 효과적임을 알 수 있었다. 에너지소산능력도 더블 I형 감쇠장치를 보강한 실험체가 비보강 실험체에 비해 약 3.5배의 향상된 결과를 나타내었다. 이러한 에너지소산능력의 증진은 내력과 변형 능력의 증진에 따른 결과라고 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.325-337
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• 2022

In this research, an earthquake-resistant structural system consisting of a pin-connected steel frame and a bracing with metallic fuses is proposed. Contrary to the conventional braced frames, the main structural elements are deemed to remain elastic under earthquakes and the seismic energy is efficiently dissipated by the damper-braces with an amplification mechanism. The superiority of the proposed damping system lies in easy manufacture, high yield capacity and energy dissipation, and an effortless replacement of damaged fuses after earthquake events. Furthermore, the stiffness and the yield capacity are almost decoupled in the proposed damper-brace which makes it highly versatile for performance-based seismic design compared to most other dampers. A special attention is paid to derive the theoretical formulation for nonlinear behavior of the proposed damper-brace, which is verified using analytical results. Next, a direct displacement-based design procedure is provided for the proposed system and an example structure is designed and analyzed thoroughly to check its seismic performance. The results show that the proposed system designed with the provided procedure satisfies the given performance objective and can be used for developing highly efficient low-damage structures.