건물 외주부 보 부착형 납고무감쇠기의 제진성능 :Seismic Performance of Lead-Rubber-Dampers Attached on Spandrel Beam

전성하

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자료유형: 학위논문

저자정보: 전성하 (인천대학교, 인천대학교 대학원)

지도교수: 박지훈

발행연도: 2014

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

건물 외주부 보 부착형 납고무감쇠기의 제진성능

전성하 건축 2014.01 학위논문

2013

외부 부착형 납고무감쇠기의 제진성능

전성하 , 박지훈 대한건축학회 논문집 - 구조계 2013.12 학술저널

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기존 건축물의 제진보강을 위해 다양한 감쇠기가 적용되고 있다. 에너지소산형 감쇠기는 강성, 강도 및 감쇠의 증대를 통해 구조물의 응답을 저감시키는 역할을 한다. 이 에너지소산형 감쇠기는 충분한 에너지 소산 능력을 발휘하기 위해서는 충분한 변형 능력을 발휘해야 한다. 하지만 기존 건물들은 내진설계가 적용되어 있지 않아 작은 횡변위에도 취성파괴가 일어나기 쉽다. 따라서 감쇠기는 충분한 변위를 확보할 수 있는 설치위치나 방식을 적용하여야 한다.
층간변위가 적게 발생시 이를 증폭시키기 위한 방법으로는 토글형 가새를 이용한 설치방식을 사용할 수 있다. 그러나 이 방법은 정밀한 힌지를 사용하여 보-기둥 접합부에 설치하여야 하기 때문에 설치비용이 매우 크다. 다른 방법으로는 강성이 큰 부가골조와 기존 골조 사이에 감쇠기를 설치한 뒤 층간변위 누적으로 인한 상층부의 큰 변위를 이용하면 효과적으로 에너지를 소산시킬 수 있다.
본 연구에서는 기존 건축물과 부가골조 사이에 감쇠기를 설치하여 층간변위보다는 층변위를 이용하여 에너지를 소산시키는 감쇠기의 제진보강상세를 제안하고자 한다. 제안된 감쇠기 상세는 기존에 개발된 납고무감쇠기(Lead Rubber Damper)를 층간에 설치하는 대신에 철골부가골조와 기존 콘크리트 건물의 보를 연결하는 접합부에 설치하기 위한 것이다. 제안된 상세를 갖는 감쇠기 성능은 반복가력실험을 통하여 변위 및 진동수에 대한 의존성을 평가하였다.
실험결과로 얻어진 하중-변위 관계를 이선형 모델로 이상화하여 취성파괴가 예상되는 조적채움벽 철근콘크리트 골조로 이루어진 학교건축물을 대상으로 수치해석을 수행하여 제진보강 성능을 검증하였다.

Damping devices have been applied to seismic retrofit of exist building structure. Energy dissipation devices reduce structural response through enhancement of stiffness, strength and damping. Damping devices require sufficient deformation of the devices to achieve necessary energy dissipation. But, small lateral displacement can lead to brittle fracture too because existing buildins were not apply a earthquake resistant design. Therefore, Damping devices should be applied appropriate installation position and means to secure sufficient displacement.

New detail of lead rubber bearing installed between an existing building structure and an added steel frame for seismic retrofit is proposed and verified. The detail conclusions about this study are as follows

Dependency of the damper’s characteristics on deformation amplitude and frequency is evaluated through cyclic loading tests. The elastic stiffness, yield displacement and post-yield stiffness ratio of the bi-linear model based on experimental force-displacement relationship have considerable dependency on amplitude and frequency.

Bi-linear models of the test specimen is applied to the numerical analysis of an existing masonry-infilled RC frame. Proposed installation scheme of lead rubber bearing mitigates displacement response of the RC frame effectively below collapse margins determined from a nonlinear pushover analysis, and shows slightly dependency of the seismic performance on the idealized model characteristics.

Specimen that used steel jig is similar to other specimen that bonded concrete beam. Therefore, the detail of lead rubber damper proposed in this study can exhibit enough energy dissipation effect when the damper is installed in the concrete beam.

Most of strength ratio higher than other strength ratio of structure applied damping devices. Pulling force generated on the foundation of added frame was increased when damper was not installed than was installed

Follow-up study of other structure type whether it has seismic performance rather than masonry infilled frame reinforced concrete that used for analysis of proposed LRD and added frames. The data obtained in this study is about the case of the linear elastic behavior of structure. Therefore, Follow-up studies about the structure having nonlinearity are needed.

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구목적 3
1.3 연구방법 4
제 2 장 기존 연구 고찰 6
2.1 제진 보강용 감쇠기 6
2.2 국내외 연구동향 9
제 3 장 실험 계획 11
3.1 건물 외주부 보 부착형 납고무감쇠기의 상세 11
3.2 실험체 계획 13
3.3 가력 및 계측 계획 26
제 4 장 실험결과 38
4.1 하중-변위관계의 이상화 38
4.2 변위 및 진동수 의존성 42
4.3 실험체별 비교 분석 46
4.4 계측기 측정결과 분석 55
4.5 콘크리트 실험체 앵커 접합부 강도 검토 60
제 5 장 제진보강 성능의 수치해석 64
5.1 수치해석 대상 건물 64
5.2 납고무감쇠기 및 강재 부가골조 70
5.3 지진하중 73
5.4 해석결과 74
제 6 장 결 론 91
참고문헌 93
ABSTRACT 96

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