내진성능 향상을 위한 복합강재 제진시스템의 최적설계에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 저항복강(HSA80)과 탄소강(SS275)을 결합한 복합강재 제진시스템의 최적설계를 수행하였다. 저항복강으로 제작된 강재댐퍼와 탄소강으로 제작된 강재댐퍼의 항복내력비를 1.0, 1.5, 2.0으로 상이하게 설정하여 3가지 케이스의 복합강재 제진시스템을 설계하였다. 정적가력실험 및 유한요소해석을 수행하여 내력저하가 가장 적게 발생하는 복합강재 제진시스템을 선정하였다. 복합강재 제진시스템을 적용한 구조물의 내진성능을 검증하기 위해 학교건물을 대상으로 비선형 동적해석을 수행하였다. 복합강재 제진시스템으로 보강된 학교건물은 7개의 지진파에 대해서 층간변형각, 최상층 변위 응답, 최상층 최대 가속도가 감소된 결과를 보였으며, 복합강재 제진시스템이 효과적으로 에너지를 소산하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 선정된 복합강재 제진시스템은 안정적인 이력거동을 통해 우수한 에너지소산능력을 발휘하였으며 전체적인 학교건물의 내진성능을 향상시킨 것을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구방법 및 범위 3
• Ⅱ. 이론적 고찰 6
• 2.1 내진설계 및 내진보강 6
• 2.2 제진장치의 분류 및 특성 7
• 2.2.1 변위의존형 제진장치 8
• 2.2.2 속도의존형 제진장치 9
• 2.3 강재이력댐퍼 10
• 2.3.1 강재이력댐퍼의 이력거동 10
• 2.3.2 강재이력댐퍼의 종류 12
• 2.3.3 바우싱거 효과 15
• 2.4 강재의 경화이론 15
• 2.5 비선형 동적해석 17
• 2.5.1 시간이력해석 17
• 2.5.2 지진파 선정 17
• Ⅲ. 복합강재 제진시스템 설계 및 실험 19
• 3.1 저항복강 및 탄소강의 재료적 특성 19
• 3.2 복합강재 제진시스템 설계 21
• 3.3 정적가력실험 22
• 3.3.1 실험체 설계 22
• 3.3.2 실험체 설치 및 가력 프로토콜 24
• 3.4 정적가력실험 결과 26
• 3.4.1 하중-변위 이력곡선 26
• 3.4.2 에너지소산량 27
• 3.4.3 내력저하 28
• 3.4.4 파단형태 29
• 3.5 소결 30
• Ⅳ. 복합강재 제진시스템 유한요소해석 31
• 4.1 유한요소해석 개요 31
• 4.1.1 요소 31
• 4.1.2 비선형이동경화모델 32
• 4.1.3 가력 방향 및 구속 조건 34
• 4.2 유한요소해석 결과 38
• 4.2.1 하중-변위 이력곡선 38
• 4.2.2 내력저하 40
• 4.2.3 파단형태 41
• 4.3 결과 비교 42
• 4.4 소결 43
• Ⅴ. 복합강재 제진시스템 비선형 동적해석 44
• 5.1 비선형 동적해석 개요 44
• 5.1.1 시간이력해석 44
• 5.1.2 해석 모델 45
• 5.1.3 지진파 선정 48
• 5.2 시간이력해석 결과 52
• 5.2.1 층간변형각 52
• 5.2.2 최상층 변위 응답 55
• 5.2.3 최상층 최대 가속도 57
• 5.2.4 에너지소산 58
• 5.3 소결 62
• Ⅵ. 결론 63
• 참고문헌 66
• Abstract 74