전산플랫폼을 이용한 초고층구조물의 감쇠장치 최적화 설계 = Optimization Design of Damping Devices for a Super-Tall Building Using Computational Platform

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 파라매트릭 모델링 기법을 통해 다양한 대안을 고려할 수 있도록 개발된 StrAuto(이하 전산플랫폼)을 이용하여 감쇠장치에 따른 감쇠비 증가 효과와 풍하중 저감효과를 평가하였다. 비정형 초고층구조물의 수많은 구조시스템 대안 선정을 지원하는 전산플랫폼은 설계자 또는 엔지니어에게 초기 대안을 결정하는데 있어 유용한 도구가 된다. 감쇠장치의 용량 및 추가 요구감쇠비의 크기를 산정하는 과정에서 중요한 원 구조물의 감쇠비에 대한 추정은 풍하중에 대한 실계측 자료를 기반으로 수행된 국내외 관련 연구의 결과를 사용하였다. 감쇠장치는 층간 설치형 수동형 감쇠장치와 질량형 능동형 감쇠장치 두 가지 유형을 고려하였다. 감쇠장치에 의해 추가되는 감쇠비는 FEMA에서 제안한 식을 이용하여 등가 정적 해석을 수행하여 산정하였다. 전산 플랫폼 내부에 감쇠장치의 용량을 최적화하는 알고리즘을 내장함으로써 최적의 감쇠장치 설계안을 자동적으로 도출할 수 있다. 감쇠장치 설치에 따른 물량저감 효과는 풍하중 저감계수로 평가될 수 있으며, 455m 높이의 초고층구조물을 대상으로 제안한 방법의 유효성을 검증하였다. 제안한 방법을 사용하여 비선형 시간이력 해석을 통해 얻어진 지붕층 변위와 층별 전단력을 근사적으로 추정할 수 있음을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

1 김영민, "파라메트릭 기법을 이용한 비정형 초고층 건물의 최적 구조시스템 선정" 대한건축학회 28 (28): 77-84, 2012

2 박지훈, "능동형 제진장치의 등가모델을 이용한 구조해석" 한국전산구조공학회 25 (25): 339-346, 2012

3 김병전, "건축물 풍진동 제어를 위한 아웃리거 댐퍼 시스템 설계" 한국풍공학회 15 (15): 163-171, 2011

4 Kijewski-Correa, T., "Validating the Wind-Induced Response of Tall Buildings: A Synopsis of the Chicago Full-Scale Monitoring Program" 132 (132): 1509-1523, 2006

5 Choi, H.C., "The Parametric Structural Optimization with StrAuto" 58 (58): 50-54, 2014

6 Park, Y.J., "Random Vibration of Hysteretic Systems under Bi-directional Ground Motions" 14 : 543-557, 1986

7 Yamaguchi, H., "Passive Control of Structrues with TMD" JSCE Part B : 1991

8 Brincker, R., "Modal Identification from Ambient Response using Frequency Domain Decomposition" 2012

9 Hartog, D., "Mechanical Vibrations, 4th den" McGraw Hill 1956

10 Wu, Z., "Design Spectra for Actively Controlled Structures based on Convex Models" 18 (18): 41-350, 1996

11 Jung, H.K., "Comparison of Design Code Damping Formulae and Measured Damping Ratios of Tall Buildings under Wind Loads" 8 (8): 423-424, 2012

12 Yukio, T., "Amplitude Dependency of Damping in Buildings and Critical Tip Drift Ratio" 1 (1): 1-13, 2012