강철 에너지 소산 장치는 지진 설계에서 필수적이다. 이는 큰 비탄성 변형을 통해 에너지를 흡수하고 소산함으로써 강진 시 구조물의 변형을 감소시키는 데 도움을 주기 때문이다. 본 연구는 한국에서 국내 제조된 탄소강 SS275의 반복(사이클) 거동과 구성모델링에 대한 새로운 통찰을 제공한다. SS275는 지진 에너지 소산 용도로 특히 사용되는 재료이다. 기계적 반응을 특성화하기 위해 9개의 가공 시편(coupon)에 대해 단조 및 변형률 제어 반복하중 시험을 수행한다. 반복 시험은 ±0.5%에서 ±3.0%까지의 일정 변형률 진폭 조건에서 수행된다. 이러한 진폭에서 얻은 실험 변형률-수명(strain–life) 데이터를 이용하여 Coffin–Manson 매개변수를 결정하고, 반복 응력–변형률(cyclic stress–strain) 관계는 Ramberg–Osgood 방정식으로 정의한다. 또한 실험 결과로부터 Chaboche 비선형 경화 모델의 재료 매개변수를 추출하고, ABAQUS에서 시편 시험에 대한 유한요소 시뮬레이션을 통해 검증함으로써 측정된 반복 응답과의 높은 일치를 확인한다. 시편 수준의 분석에 이어, SS275 강으로 제작한 좌굴억제형 브레이스(BRB)에 대해 부재 규모 시험을 수행한다. 이후 보정된 Chaboche 매개변수를 BRB의 수치 시뮬레이션에 적용하고, 그 결과를 실험 데이터와 비교하여 지진 성능에 대한 모델의 예측 능력을 평가한다.

강철 슬릿 댐퍼(steel slit damper, SSD)는 지진 발생 시 구조물의 손상과 붕괴 가능성을 완화하기 위해 에너지를 흡수하고 분산하도록 특별히 설계되었다. 그러나 이러한 댐퍼의 효과는 마모, 부식 및 기타 형태의 재료 열화와 파괴 메커니즘으로 인해 저하된다. 따라서 설치된 구조물의 안전성과 신뢰성을 보장하기 위해서는 해당 장치의 상태를 지속적으로 모니터링하고 유지보수 및 수리를 수행하는 것이 중요하다. 이제 진동 기반 기법이 유망한 구조 건전성 모니터링(structural health monitoring, SHM) 전략으로 부상하고 있다. 이는 기능의 변화가 발생했는지 감지하고 진동을 분석하여 잠재적 문제를 규명하기 위한 방법론을 포함한다. 본 연구는 SHM에 사용되는 진동 기반 방법론의 최신 발전과 성과(돌파구)를 종합적으로 고찰한다. Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses(PRISMA 2020)를 사용하여, 강철 또는 강철 및 금속 표면용 슬릿 댐퍼의 유지관리와 모니터링을 향상시킬 가능성이 큰 몇 가지 핵심 기술과 기법을 확인하였다. 이러한 방법들의 장단점은 SSD의 모니터링에 적용 가능하도록 제시된다. 본 논문은 센서 기술, 모니터링 기법 및 응용 분야로의 SHM 발전을 보다 깊이 이해하기 위해 주요 연구자와 그에 상응하는 논의를 제시한다. 또한 본 논문은 다양한 모니터링 기술을 활용한 실제 적용 및 응용과 함께 SSD의 실시간 SHM을 위한 응용 및 기능 프레임워크를 검토하여 혁신을 촉진하고자 한다. 마지막으로, SSD에 대한 최적 센서 선택 기준, 데이터 수집 방법론, 실험 설정, 비교 분석을 포함하는 혁신적 접근, 그리고 제안된 SSD 유지보수 기준(standard)을 본 연구에서 설명한다.