비좌굴수평마찰댐퍼를 가지는 V-형 브레이스시스템으로 내진보강된 R/C 골조의 내진보강효과

Abstract

본 연구에서는 기존 제진시스템의 단점을 보완할 수 있는 비좌굴수평마찰댐퍼 (Non-bucking Horizontal Friction Damper, NHFD) 를 활용한 새로운 V-형 제진시스템을 제안하였다. NHFD의 재료성능을 평가하기 위해서 KDS 41 (2022)에서 제시된 변위 의존형 제진 장치의시험 방법에 따라 반복가력 실험을 수행하였으며, NHFD 시험체는 변위 의존형 제진 장치로서 요구되는 성능 기준을 만족하며, 제진 성능의 적합성이 확인되었다. 또한, NHFD V-형 제진시스템의 내진안전성을 평가하기 위하여 비내진상세를 가진 R/C 건축물을 이용하여 실물 2층 골조실험체를 계획 및 제작하여 유사동적실험을 실시하여, 지진에 대한 최대하중 및 최대변위를 포함한 지진피해규모, 하중-변위, 변위-시간이력곡선을 활용하여 내진성능을 검증하였다. 실험결과 NHFD V-형 시스템은 효과적으로 전단내력을 증가시켰으며, 동일한 지진 하중 (200 cm/s²)에 대한 지진응답 변위가 약 86% 억제되었으며, 2400년 재현주기인 지진파에 대해서도 변위를 효과적으로 억제했다. 유사동적실험을통하여 대규모 지진 (400 및 500 cm/s2)을 포함하여 NHFD 제진 보강공법의 우수한 지진 에너지 흡수능력 및 제진 성능이 명확히 입증되었다.

This research proposed a V-bracing system incorporating a non-buckled horizontal friction damper (NHFD) to address the limitations of conventional vibration control systems, with the aim of applying it to existing reinforced concrete buildings. To assess the damper's material properties and energy dissipation, a dedicated performance test was conducted. Two full-scale, two-story reinforced concrete frame specimens, modeled after a domestic building lacking seismic detailing, were prepared: one as an unstrengthened control, and the other retrofitted with the proposed NHFD V-bracing system. A pseudo dynamic testing was performed to investigate the effectiveness of the seismic retrofit, focusing on key response parameters such as maximum shear strength, maximum displacement, and earthquake damage degree. The results demonstrated that the NHFD V-bracing system significantly improved lateral load resisting capacity and reduced story deformation, even under severe seismic intensities including 400 and 500 cm/s2.