자동복원형 댐퍼의 해석적 성능 비교 연구 = A Study On The Analytical Performance Comparison Of Self-Restoring Dampers

국문 초록 (Abstract)

세계적으로 지진의 규모와 발생 빈도가 증가함에 따라 구조물의 변형과 손 상 위험성이 높아지고 있다. 지진으로 인해 구조물에 영구적인 변형이 발생하 면 유지ㆍ보수 측면에서 경제적인 문제가 뒤따른다. 이를 방지하기 위한 방법 으로 수 많은 내진 보강 장치가 개발되어 왔다. 하지만 기존의 내진 보강 장치 는 구조물의 붕괴를 방지하는 것에만 목적을 두어 재해 이후 과도한 잔류 변형 으로 인해 구조물의 재사용성이 크게 저하되었다. 최근 이러한 내진 기술 위해 잔류변위에 대한 회복 성능을 가진 초탄성 형상기억합금(Superelastic Shpae Memory Alloy)이 새로운 내진 재료로 주목받고 있다. 그러나 기존의 연구 는 초탄성 형상기억합금 재료 자체의 기계적 거동이나 성능 평가에 집중되 어 있어 초탄성 형상기억합금이 적용된 댐퍼 장치의 종합적인 성능에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 기존 내진 보강 장치의 문제점을 보완하기 위해 초탄성 형상기억합금이 적용된 내진 보강 장치를 설계 변수에 따른 에너지 소산 및 복원력을 비교하여 성능을 검증하고자 한다. 본 연구는 마찰 볼트와 초탄성 형상기억합금 원형봉을 적용한 자동복 원형 댐퍼의 성능을 분석하였다. 자동복원형 댐퍼는 지진 발생 이후 구조 물의 기능 회복 및 유지ㆍ보수 비용 저감 측면에서 높은 실용성을 가지며 우수한 에너지 소산 능력을 확보한 댐퍼 장치이다. ABAQUS 프로그램 해 석을 기반으로 설계 변수(재료, 길이, 마찰 볼트, 초기 긴장력)를 적용하여 ATC-24 반복하중 프로토콜에 따른 하중-변위 이력, 잔류변위, 응력 및 변형률 분포, 에너지 소산을 정량적으로 평가하였다. 또한 자동복원형 댐 퍼의 복원 성능 및 에너지 소산 성능을 종합적으로 검증하였다. 최종적으 로 분석 결과를 통해 자동복원형 댐퍼의 최적 설계 조건을 도출하였다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 i
• 목 차 ii
• 표 목 차 iii
• 그림목차 iv
• 제 1장 서론 1
• 1.1. 연구 배경 및 목적 1
• 1.2. 연구 범위 및 내용 2
• 1.3. 연구의 동향 5
• 제 2장 지진 대응을 위한 지진 피해 저감 기술의 의미 9
• 2.1. 지진 대응 기술의 필요성 9
• 2.1.1. 국내 지진 피해 사례 9
• 2.1.2. 국외 지진 피해 사례 12
• 2.2. 지진 대응의 개념 및 설계 14
• 2.2.1. 내진 기술의 개념 및 설계 14
• 2.2.2. 제진 기술의 개념 및 설계 19
• 제 3장 자동복원형 댐퍼 시스템의 설계 구성 22
• 3.1. 초탄성 형상기억합금(SSMA)의 특성 22
• 3.2. 마찰 볼트의 특성 25
• 3.3. 설계 변수에 따른 댐퍼 설계 27
• 3.3.1. 일반형 댐퍼의 설계 31
• 3.3.2. 자동복원형 댐퍼의 설계 34
• 제 4장 자동복원형 댐퍼의 거동 특성 분석 및 성능 평가 37
• 4.1. 자동복원형 댐퍼의 해석 모델 및 방법 37
• 4.2. 자동복원형 댐퍼의 해석 결과 분석 40
• 4.3. 자동복원형 댐퍼의 성능 평가 59
• 제 5장 결론 63
• 참고문헌 65
• Abstract 71