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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 윤정배
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 경상대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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최근 여러 곳에서 지진이 발생하고 있지만, 이에 대한 대응기술은 아직도 많이 부족한 상황이다. 국내 실험에서는 정적실험에 의해서만 댐퍼를 실험하고 있기 때문에, 정적실험만으로는 제대로 평가를 하였다고 볼 수 없다. 이에 지진에 의한 댐퍼의 거동을 보다 정확히 반영하는 실험과 해석 시스템이 필요한 실정이다.
본 연구는 댐퍼가 설치된 건물을 해석하는데 있어 기존의 구조물 전체를 해석하거나 실험하는 방법이 아닌 부분구조로 분할하여 댐퍼에 대한 실험이 건물의 해석과 동시에 진행하는 하이브리드 실험시스템을 구축하는 것이다.이를 위해 NEES에서 개발한 하이브리드 해석프로그램인 UI-SIMCOR를 사용하였고, 실험데이터의 연동을 위하여 Labplugin을 개발하였으며, 전단형 강판 댐퍼를 설치한 실험 셋업을 구축하였다. 실험 셋업은 100tonf 로드셀을 설치한 100ton 엑츄에이터를 적용하여 가력을 하였으며, 전단형 인방댐퍼를 수평으로 설치하여 전단력만을 전달하도록 구축하였다.
이러한 실험기법의 타당성을 검증하기 위하여 UI-SIMCOR에서 제공하는 기본 예제인 콘크리트 캔틸레버 기둥에 대한 SDOF 해석결과와 강재댐퍼의 SDOF 실험결과를 비교하였다. 그 결과 지반가속도에 대한 강재댐퍼의 SDOF 형상이 나타났으므로 구축이 되었다는 것을 검증하였다. 또한 구축한 하이브리드 실험 시스템의 데이터에 대한 검증은 Opensees 해석을 통한 점탄성 댐퍼를 적용한 단층구조물 예제와 비교를 통하여 하였다. 이 과정에서 실험에 사용된 Viscous damper에 대한 물성치를 주파수반복가력시험의 데이터와 감쇠값을 계산식을 통하여 계산하였으며, 댐퍼 물성치를 Opensees 모델에 적용한 값과 하이브리드 실험을 통해 계측된 값을 비교하였다. 이 결과, Opensees의 수치해석을 통해 적분된 가력변위와 하이브리드 실험의 유사동적해석에서 수치해석을 통해 적분된 가력변위의 크기가 흡사하여 실험기법의 타당성을 검증하였다.
마지막으로, 구축된 하이브리드 실험 시스템을 통한 강재댐퍼를 실험하기 위하여 단층구조물과 UI-SIMCOR의 예제구조물인 MOST구조물을 Opensees를 통한 기존 해석결과와 하이브리드 실험결과를 비교하였다. 이 결과를 통해 댐퍼를 적용한 구조물에 대한 하이브리드 실험시스템의 구축과 사용성을 검증하였다.
본 연구의 목적은 댐퍼를 적용한 하이브리드 실험기법의 구축하여 건물의 내진성능을 분석하기 위한 프로세스를 구축하는 것이다. 구축한 하이브리드 실험시스템이 향후 비선형 거동하는 구조물에 대한 부분적인 실험데이터를 적용한 지진제어를 연구하는데 보다 경제적이며, 신뢰성있는 연구를 하는데 도움을 줄 것으로 판단된다.
본 연구는 댐퍼가 설치된 건물을 해석하는데 있어 기존의 구조물 전체를 해석하거나 실험하는 방법이 아닌 부분구조로 분할하여 댐퍼에 대한 실험이 건물의 해석과 동시에 진행하는 하이브리드 실험시스템을 구축하는 것이다.이를 위해 NEES에서 개발한 하이브리드 해석프로그램인 UI-SIMCOR를 사용하였고, 실험데이터의 연동을 위하여 Labplugin을 개발하였으며, 전단형 강판 댐퍼를 설치한 실험 셋업을 구축하였다. 실험 셋업은 100tonf 로드셀을 설치한 100ton 엑츄에이터를 적용하여 가력을 하였으며, 전단형 인방댐퍼를 수평으로 설치하여 전단력만을 전달하도록 구축하였다.
이러한 실험기법의 타당성을 검증하기 위하여 UI-SIMCOR에서 제공하는 기본 예제인 콘크리트 캔틸레버 기둥에 대한 SDOF 해석결과와 강재댐퍼의 SDOF 실험결과를 비교하였다. 그 결과 지반가속도에 대한 강재댐퍼의 SDOF 형상이 나타났으므로 구축이 되었다는 것을 검증하였다. 또한 구축한 하이브리드 실험 시스템의 데이터에 대한 검증은 Opensees 해석을 통한 점탄성 댐퍼를 적용한 단층구조물 예제와 비교를 통하여 하였다. 이 과정에서 실험에 사용된 Viscous damper에 대한 물성치를 주파수반복가력시험의 데이터와 감쇠값을 계산식을 통하여 계산하였으며, 댐퍼 물성치를 Opensees 모델에 적용한 값과 하이브리드 실험을 통해 계측된 값을 비교하였다. 이 결과, Opensees의 수치해석을 통해 적분된 가력변위와 하이브리드 실험의 유사동적해석에서 수치해석을 통해 적분된 가력변위의 크기가 흡사하여 실험기법의 타당성을 검증하였다.
마지막으로, 구축된 하이브리드 실험 시스템을 통한 강재댐퍼를 실험하기 위하여 단층구조물과 UI-SIMCOR의 예제구조물인 MOST구조물을 Opensees를 통한 기존 해석결과와 하이브리드 실험결과를 비교하였다. 이 결과를 통해 댐퍼를 적용한 구조물에 대한 하이브리드 실험시스템의 구축과 사용성을 검증하였다.
본 연구의 목적은 댐퍼를 적용한 하이브리드 실험기법의 구축하여 건물의 내진성능을 분석하기 위한 프로세스를 구축하는 것이다. 구축한 하이브리드 실험시스템이 향후 비선형 거동하는 구조물에 대한 부분적인 실험데이터를 적용한 지진제어를 연구하는데 보다 경제적이며, 신뢰성있는 연구를 하는데 도움을 줄 것으로 판단된다.
목차
Ⅰ. 서론 11. 연구의 배경 및 목적 12. 기존연구동향 31) 하이브리드 실험법 32) 전단형 인방댐퍼 73. 연구의 방법 및 범위 91) 연구방법 92) 연구범위 10Ⅱ. 문헌조사 111. 하이브리드 실험법 111) 하이브리드 실험의 정의 112) 부분구조해석법 123) 유사동적해석 과정 132. 전단형 인방댐퍼 14Ⅲ. 연구내용 151. 하이브리드 실험구축 161) 실험 알고리즘 162) UI-SIMCOR의 구성 173) 수치해석 184) 실험구성 205) Labplugin 개발 212. 실험계획 231) 시험체 제작 232) 실험셋업 243) 실험계획 26Ⅳ. 댐퍼 내진특성분석 하이브리드 시스템에 대한 검증 271. 점탄성 댐퍼에 대한 OpenSees해석 결과비교를 통한 검증 271) OpenSees 해석 모델링 선정 272) 점탄성 오일댐퍼의 물성치 계산 293) OpenSees 해석결과와 하이브리드 실험결과 비교 342. 전단형 강재댐퍼를 적용한 하이브리드 기법 검증 401) 반복실험결과 412) 단자유도 해석을 통한 하이브리드 기법의 검증 43Ⅴ. 댐퍼를 적용한 구조물의 하이브리드 실험 481. MOST 예제구조물에 댐퍼 적용한 해석결과비교 491) OpenSees 해석 결과 512) 전단형 감판댐퍼를 적용한 하이브리드 실험결과 522. 단층구조물에 댐퍼를 적용한 해석결과비교 541) 댐퍼를 제외한 구조물 해석결과 552) 전단형 강재댐퍼를 적용한 하이브리드 실험결과 56Ⅵ. 고찰 58Ⅶ. 결론 60참고문헌 61
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