스마트 수동 제어 시스템을 이용한 면진 건물의 내진 성능 개선

Abstract

본 연구에서는 면진 건물의 내진 성능을 개선하기 위하여 최근 개발된 스마트 수동 제어 시스템을 적용하고 이의 효용성을 수치 모의실험을 통해 검증하였다. 스마트 수동 제어 시스템은 효과적인 반능동 제어 장치로 알려진 MR 감쇠기에 전자기 유도부를 도입하여 응답 변화에 따라 MR 감쇠기로 입력되는 전류를 변화시킴으로써 MR 감쇠기의 감쇠 특성을 조절하는 새로운 개념의 스마트 제진 시스템이다. 스마트 수동 제어 시스템에서 전자기 유도부는 영구자석과 솔레노이드 코일로 구성되며, 기존 스마트 제진 시스템의 계측기, 제어기, 외부 전원장치를 한꺼번에 대체할 수 있다. 면진 건물에 대한 스마트 수동 제어 시스템의 내진 성능을 수치적으로 검증하기 위하여 미국토목학회에서 제시한 면진 건물에 대한 벤치마크 제어 문제를 활용하였다. 스마트 수동 제어 시스템의 제진 성능을 MR 감쇠기를 이용한 기존 스마트 제어 시스템의 성능과 비교하였다. 수치 모의실험 결과를 통해 스마트 수동 제어 시스템이 면진 건물의 내진 성능을 개선하는 데 매우 유용함을 확인하였다. In this study, the efficacy of the newly developed smart passive control system to improve seismic performance of base isolated building structures is numerically verified. The smart passive control system consists of a magnetorheological (MR) damper and an electromagnetic induction (EMI) part. The damping characteristics of an MR damper can be controlled by the current generated in an EMI part according to the Faraday's law of electromagnetic induction. An EMI part consisting of a permanent magnet and a solenoid coil could substitute a control system including sensors, a controller and an external power supply in a conventional smart control system. The benchmark control problem for a base isolated building presented by the american society of civil engineers is considered for numerical simulation. The control performance of the smart passive control system is compared to that of the conventional smart control system using MR dampers. It is demonstrated from the numerical simulation results that the smart passive control system is useful to improve the seismic performance of base isolated buildings.