천장 달대구조의 내진향상을 위한 스프링과 방진고무가 융합된 제진장치의 진동대 실험 (Shaking Table Tests on the Seismic Damping-Isolation Unit Composed of a Spring and Vibration-Proof Rubbers for Improving a Seismic Performance in Ceiling Structures)

서지정보

· 발행기관 : 대한건축학회
· 수록지 정보 : 대한건축학회논문집 / 39권 / 1호 / 249 ~ 255페이지
· 저자명 : 원은비, 문주현, 양근혁

초록

천장 달대구조는 비구조재이지만, 지진에 의한 탈락시 인명피해의 직접적인 원인이 되므로 내진설계 또는 보강이 필요한 요소이다. 이에 따라 ASCE 7(2017)과 FEMA 356(2000) 기준에서는 천장구조재의 내진성능을 확보하기 위하여 가속도 증폭계수를 포함한 수평하중저항력을 제시하고 있다. 가속도 증폭계수는 천장구조가 연성요소로 간주될 때에 2.5로 제시하고 있는데, 이는 천장구조에 의해 지반가속도가 2.5배까지 증폭될 수 있음을 의미한다. 따라서 천장구조에서 내진저항성능을 확보하기 위해서는 천장구조자체의 횡저항력의 향상 뿐만 아니라 지반에서 전달되는 가속도도 효과적으로 감소시킬 수 있는 시스템이 필요하다. 최근에는 천장 달대구조에서 내진성능을 확보하기 위해 다양한 내진보강방법이 개발되고 있다(Wu et al., 2020; Yamasato, Morohoshi, & Harayama, 2019). Lee et al.(2020)은 진동 제어를 위한 주변지지 클립을 개발하였다. 주변지지 클립은 천장구조재의 측면에 설치되어 천창구조의 텍스, M바 및 케링채널이 벽체와의 충돌을 제어하는데 효과적이었다. Yamasato et al.(2019)은 제진장치 개념을 도입한 브레이싱 보강공법을 개발하였다. 브레이싱 보강은 행어볼트 사이에 설치되어 각 주요부재들의 주요 조인트에서 발생하는 슬립 및 탈락을 방지하는데 효과적이었다. 하지만 이들 보강공법들은 횡저항력이 우수하고 벽면과의 충돌을 제어할 수 있지만, 지반에서 전달되는 지반가속도의 증폭을 감소시키는 데에는 효과적이지 못하다(Hidayat et al., 2020). 결과적으로 ASCE 7(2017)과 FEMA 356(2000) 기준에서 제시하고 있는 가속도 증폭계수가 증가될 수 있어 오히려 요구되는 횡저항력과 상대변위가 증가하는 문제점이 있다(Luo et al., 2021). 이 연구의 목적은 개발된 제진장치(seismic damping-isolation unit, 이하 SDI 유닛)의 동적특성을 평가하고 최적상세를 제시하는데에 있다. 개발된 제진장치는 감쇠능력이 우수한 스프링과 방진고무가 융합되었으며, 이 재료들의 능력을 향상시키기 위해 프리스트레스트 공법이 도입되었다. 방진고무의 적층수 및 볼트의 프리스트레스력 도입 유무를 주요변수로 총 3개의 SDI 실험체가 제작되었는데, 1개의 일반 행어볼트로 구성된 실험체도 준비하였다. 모든 실험체들은 ICC-ES AC156(2010)에서 제시하는 응답 스펙트럼(required response spectrum, RRS)을 만족하는 지진파를 이용하여 진동대 실험을 수행하였다. 진동대 실험으로부터 평가된 SDI 유닛의 동적특성은 응답가속도, 상대변위, 증폭계수 및 감쇠비이며, 이들 값들은 행어볼트에서 얻어진 특성과 비교하였다. 실험결과를 기반으로 천장 달대구조의 감쇠능력을 향상시킬 수 있는 SDI 유닛의 최적상세를 제시하였다.

영어초록

This study examined the dynamic properties of a seismic damping-isolation SDI unit developed to enhance the seismic capacity of suspendedceiling structures. The developed SDI unit consisted of springs, vibration-proof rubber and bolts; a prestress force was introduced to improvethe damping capacity of each material. The main variables involved whether or not the bolt introduced prestress force and included thenumber of layers of vibration-proof rubber. As a result of a shaking table test, the response acceleration, relative displacement, andamplification coefficients of SDI unit decreased 55.68%, 49.26%, and 56.89%, respectively compared to general hangar bolts, while thedamping ratio increased by about 1.47 times. Based on these experimental results, for the SDI unit, the magnitude of the prestress force of0.1 in the bolt and the vibration-proof rubber laminated in two are recommended.

참고자료

· 없음