보통중심가새골조의 내진보강을 위한 자가복원형 점성감쇠기 시스템 개발
Development of Self-centering Viscous Damper System for Seismic Retrofit of Ordinary Concentrically Braced Frame
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초록
보통중심가새골조는 단순한 설계절차를 갖는 이점이 있다. 이와 같은 이유로, 지진하중에 대한 내진성능이 다른 골조 시스템에 비해 크게 효과적이지 않음에도 불구하고 중간 또는 낮은 수준의 지진을 받는 소규모 골조 구조물에 널리 사용되어 왔다. 횡방향 지진 하에서 압축 거동에 대해 취약한 가새부재를 갖는 보통중심가새골조의 내진성능을 향상시키기 위해, 통상적으로 점성감쇠기에 의한 내진보강이 도입되어 왔다. 하지만, 점성감쇠기 자체는 일반적으로 구조물을 원래 위치로 복원시킬 수 있는 강성을 갖지 않는다. 이는 구조물에 잔류 변위를 유발시킬 수도 있다. 이 논문에서는 휨강성을 갖는 상·하부 보가 비선형-탄성 스프링 역할을 하여 외부 변위 이력을 받는 스프링-감쇠기 시스템을원래 위치로 복원시키는 자가복원형 점성감쇠기 시스템이 개발되었다. 단순화된 골조 구조물에 대한 수치해석은 개발된 자가복원형 점성감쇠기 시스템을 포함할 경우 지진이 가해지는 동안 에너지 소산을 통해 어떻게 골조 구조물의 향상된 내진성능을 가져오는지 보여준다
Abstract
The ordinary concentrically braced frame has an advantage of having simple design procedure. For this reason, it has been widely used for the small-sized frame structures subject to moderate or lower magnitude earthquake, even though its seismic performance against the earthquake load is not much effective compared to that of other frame systems. To enhance seismic performance of the ordinary concentrically braced frame where the bracing has a weakness for compressive behavior under lateral earthquake, seismic retrofitting by viscous damper has been commonly introduced. However, the viscous damper, itself, generally does not have stiffness for restoring the structure to the original position. This may cause residual displacement to the structure. In this paper, a self-centering viscous damper system in which upper and lower beams having flexural rigidity play a role as a nonlinear-elastic spring, restoring the spring-damper system subject to external displacement history to its original location, is developed. The numerical analysis for a simplified frame structure shows how including the developed self-centering viscous damper system leads to an enhanced seismic performance of the frame structure through energy dissipation during earthquake excitation.
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