In order to reduce the seismic response of the spatial structure, a seismic isolation system with sufficient flexibility is used. The natural period of structure with seismic isolation system got be long to avoid prominent period. In this study, The seismic response of the truss-arch structure, which is modeled in three types according to the rise-span ratio is analyzed on El-centro, Northridge and Artificial Earthquake and compared with the seismic response of the truss-arch structure with lead rubber bearing(LRB). When seismic load is applied to the truss arch with isolation system, the horizontal acceleration response of the truss arch is reduced and vertical seismic response is also reduced. The application of the seismic isolation system is effective in controlling the seismic response.

Base isolation system is generally used for low-rise buildings. For high-rise buildings subjected to earthquake loads, a mid-story isolation system was proposed and applied to practical engineering. In this study, seismic responses of high-rise buildings considering the installation story of the mid-story isolation system were evaluated. To do this, the 20-story and 30-story building were used as example structures. Historical earthquakes such as Kobe (1995), Northridge (1994) and Loma Prieta (1989) earthquakes were employed applied as earthquake excitations. The installation location of the mid-story isolation system was changed from the bottom of the 1st floor to the bottom of the top floor. The seismic responses of the example building were investigated by changing the location of the isolation layer. Based on the analytical results, when the seismic isolation system is applied, story drift ratio and acceleration response are reduced compared to the case without the isolation system. When the isolation layer is located on the lower part of the building, it is most effective. However, in that case, the possibility that the structure is unstable increases. Therefore, an engineer should consider both structural efficiency and safety when a mid-story isolation system for a high-rise building is designed.

Various seismic isolation methods are being applied to bridges and buildings to improve their seismic performance. Most seismic isolation systems are the structural seismic isolation systems. In this study, the seismic performance of geotechnical seismic isolation system capable of isolating the lower foundation of the bridge structure from ground was evaluated. The geotechnical seismic isolation system was built with teflon, and the model structure was made by adopting the similitude law. The response acceleration for sinusoidal waves of various amplitudes and frequencies and seismic waves were analyzed by performing 1-G shaking table experiments. Fixed foundation, Sliding foundation, and Rocking foundation were evaluated. The results of this study indicated that the Teflon-type seismic foundation isolation system is effective in reducing the acceleration transmitted to the superstructure subject to large input ground motion. Response spectrum of the Rocking and Sliding foundation structures moves to the long period, while that of Fixed foundation moves to short period.

The seismic isolation system reduces the seismic vibration that is transmitted from foundation to upper structure. This seismic isolation system can be classified into base isolation and mid-story isolation by the installation location. In this study, the seismic behavior of dome structure with mid-story isolation is analyzed to verify the effect of seismic isolation. Mid-story isolation is more effective than base isolation to reduce the seismic responses of roof structure. Also, this isolation would be excellent in structural characteristics and construction.

A methodology to evaluate the seismic performance of interface piping systems that cross the isolation interface in the seismically isolated nuclear power plant (NPP) was developed. The developed methodology was applied to the safety-related interface piping system to demonstrate the seismic performance of the target piping system. Not only the seismic performance for the design level earthquakes but also the performance for the beyond design level earthquakes were evaluated. Two artificial seismic ground input motions which were matched to the design response spectra and two historical earthquake ground motions were used for the seismic analysis of piping system. The preliminary performance evaluation results show that the excessive relative displacements can occur in the seismically isolated piping system. If the input ground motion contained relatively high energy in the low frequency region, we could find that the stress response of the piping system exceed the allowable stress level even though the intensity of the input ground motion is equal to the design level earthquake. The structural responses and seismic performances of piping system were varied sensitively with respect to the intensities and frequency contents of input ground motions. Therefore, for the application of isolation system to NPPs and the verification of the safety of piping system, the seismic performance of the piping system subjected to the earthquake at the target NPP site should be evaluated firstly.

본 논문에서는 면진시스템이 원전에 적용될 경우 원전구조물의 생애주기 성능에 미치는 영향을 소개한다. 최근 내진설계와 더불어 강진발생 예상 지역에 적용을 목적으로 개발되는 면진시스템은 구조물을 장주기화하여 응답가속도를 줄이고 상대변위를 늘려줌으로써 구조물의 안전성을 증진시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 구조물의 안전성이 중요시되는 원전구조물에 면진시스템을 적용하기 위한 연구가 국내에서 진행 중에 있다. 본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기성능에 있어서 미치는 영향을 평가함으로써, 도출된 결과를 면진시스템 적용의 정량적인 타당성 평가에 활용할 수 있다.

An application of the EQS (Eradi Quake System) bearings to a short period building structure and the structure earthquake responses according to the design parameters of the EQS are studied by the ICT Center case study. The features of the EQS application to seismic isolated building structures are investigated, and the design procedure to determine the yield load and the secondary stiffness of the EQS is also studied. A computational analysis is performed to confirm the applicability of the EQS to the building structure and the earthquake responses according to the design parameters. The ICT Center in Indonesia is adopted as an application case of the EQS. The application of the EQS is found to extend the fundamental period of the ICT Center. Three types of EQS with different yield loads and secondary stiffness are designed and applied in the earthquake response analyses. The analysis results show the response of the structure with respect to the design parameters and which type of EQS is suitable for the ICT Center.

Involved in a research for the application of seismic isolation to the nuclear industry, this study evaluates firstly the responses of seismic isolation system considering general ranges of structural period and damping ratio by using preliminary design formula. Secondly, coupling effects of input motions were evaluated to find out appropriate conditions of excitations and effect of the iteration for calculating yield displacement of lead core was also assessed in terms of response of a seismically isolated structure. Finally, the results of preliminary design calculation were compared with those of dynamic analysis and the propriety of the formula was evaluated and appropriate ranges of reduction factor were also suggested from the results.

In this study, the structural analysis for bellows joint of high-performance that can enhance the performance of seismic isolation piping was performed. Bellows joint is that the corrugated flexible piping is connected at the both sides of elbow. An one axis of the bellows joint fixed, and the other end of the axis changes the position from 0° to 315° for the radius displacement of 500 mm. Results obtained are as follows for this case in analysing of the maximum stress and plastic strain of the bellows joint. As the location of the base isolation displacement get farther from the fixed pipe, the bellows joint is pulled, and the maximum stress and plastic deformation is increased. And so the maximum stress occurs near the bellows at both ends of the elbow. Displacement in the 135° position, a maximum stress of 837 MPa and a plastic strain of 3.00% was the highest.

본 논문에서는 비선형 지진격리교량의 최적 설계 방법을 제시하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 교각과 지진격리장치의 파괴확률을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 동시에 최적화하는 다수의 해를 효율적으로 검색하고자 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화기법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 다수의 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도 교량의 확률적 응답을 효율적으로 예측할 수 있는 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 실제 교량인 남한강교를 고려하였고, 제안하는 방법과 기존 비선형 시간이력해석을 이용한 생애주기비용 기반 설계법을 각각 적용하여 내진성능을 비교하였다. 내진성능을 비교한 결과, 제시하는 방법이 기존의 비용에 기반한 최적설계보다 우수한 성능 및 경제성을 보임을 검증하였다. 또한, 다양한 지진하중에 대해서도 제안된 방법이 보다 개선된 성능을 보임을 확인하였다.

본 연구에서는 원전 주제어실의 층 지진격리시스템에 대한 지진동 저감성능과 적용성을 평가하기 위해서 실험연구를 수행하였다. 층 지진격리시스템에 적용하기 위해서 납-고무 베어링(LRB)과 마찰진자장치(FPS)를 설계하고 제작하였다. 제어 캐비닛과 액세스 플로어로 구성된 원전 주제어실 부분 실험모형을 제작하여 납-고무 베어링과 마찰진자장치를 각각 설치하여 진동대 실험을 수행하여 지진응답특성을 비교, 평가하였다. 실험을 위해서 원전 주제어실의 운전기준지진(OBE)과 안전정지지진(SSE)의 수평방향 층응답 스펙트럼을 이용하여 인공지진 시간이력을 만들어서 진동대 실험에 사용하였다. 입력지진에 대한 실험모형의 지진응답은 마찰진자장치를 적용한 경우 상대적으로 우수한 지진동 저감특성을 나타냈다.

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 다양한 면진장치가 사용되고 있으며 면진장치가 설치된 구조물은 고유주기가 길어져서 지진파의 탁월 주기를 벗어나게 된다. 대공간 구조물의 상부(지붕)구조인 트러스 아치는 하부구조인 기둥에 의하여 지지되는 경우가 있을 수 있다. 본 연구에서는 하부 기둥에 따른 면진 트러스 아치구조물의 거동을 분석하고자 한다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다. 하부의 기둥 강성이 큰 경우에 트러스 아치의 거동은 기둥 없이 트러스 아치가 지반에 직접 지지되는 트러스 아치의 거동과 유사하게 나타나고 있다. 또한 하부구조의 강성이 비교적 작은 대공간구조물에 면진장치를 적용할 경우에는 지진응답에 대한 우수한 제어 성능을 얻을 수 있을 것이다.

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 내진, 면진, 제진 등 다양한 장치가 사용되고 있으며 그 중에서 면진장치는 구조물로 전달되는 지진에너지를 최소화하기 위한 시스템으로 그 주된 목적은 구조물의 주기를 길게 만들어 지진파의 탁월주기를 벗어나게 하는 것이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치에 납-고무면진장치와 마찰진자면진장치를 적용하여 지진거동을 분석하였다. 대공간구조물의 지진거동은 일반적인 골조구조물의 지진거동과 달리 수평지진에 의하여 수직방향으로 큰 지진응답이 나타나고 있다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다.

내진기술의 한 방안으로서 지진격리받침을 설치하여 지진력을 감소시키고, 지진피해를 최소화하고자 하는 연구가 계속되고 있다. 이와 같은 지진격리시스템의 설계 및 시공을 위해서는 먼저 지진격리받침의 제작시 지진격리받침의 균일한 품질유지 및 내진에 대한 성능검증이 뒤따라야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 지진격리받침인 납-적층고무받침(LRB)와 적층고무받침(RB)의 전단특성 평가시험을 실시하였으며. 온도변화에 따른 전단특성 변화를 파악하기 위해 온도의존성 시험도 실시하였다. 시험후 측정값을 설계 기준값과 비교하여 전단성능에서의 오차를 조사하고, 이를 도로교 설계기준의 허용한계와 비교 분석하였다. 시험결과 지진격리받침의 상당수가 도로교 설계기준의 허용한계를 넘거나 근접해 있는 것으로 나타났다. 그리고 공용중에 전단특성을 변화시키는 온도변화에 의한 영향도 매우 큰 것으로 파악되었는데, 제작 초기의 품질오차가 이런 영향과 중첩된다면 처음 설계값보다 50% 이상 큰 전단강성 변화를 보일 가능성도 있는 것으로 나타났다.

우리나라는 일본이나 미국의 서부지역처럼 지진위험도가 매우 높은 지역이 아니다. 그러므로 1988년에 처음으로 내진설계기준이 도입될 때까지 거의 대부분의 구조물들이 지진의 영향을 고려하지 않고 설계되었다. 원자력발전소나 액화천연가스(LNG) 저장 탱크 등의 구조물에 면진 기술이 적용되었지만 우리나라의 기술자들은 면진이나 진동제어에 대해서는 별로 관심이 없었으며 이러한 것은 강진지역에서나 필요한 기술로 생각하였다. 그러나 이러한 기술은 우리나라와 같은 약진지역에서 더 효과적으로 지진과 바람의 영향을 저감시킬 수가 있는 것이다. 다행히 근래에는 극히 소수이기는 하지만 우리나라에서도 면진과 진동제어 기술을 적용하는 교량이나 건물의 수가 점차 늘어나고 있어서 지진이나 바람 등의 영향에 대하여 보다 적극적인 대처를 하기 시작하였다. 그러나 건축 구조물의 면진이나 진동제어에 대하여 설계기준이 제대로 마련되어 있지 않아서 이러한 기술을 적용하는데 실제적으로는 많은 어려움을 겪기도 하는 것이 현실이다. 따라서 우리나라에서도 이러한 기술을 적용할 수 있는 법적 근거를 마련하는 것이 시급한 과제라고 볼 수 있다.

기존 교량 중 내진 설계가 되어 있지 않은 교량의 내진 성능에 관한 평가는 향후 발생 가능한 지진에 대한 대비로써 중요하다. 성능평가 결과, 소요의 내진 성능을 보유하고 있지 못하다면 그에 대한 보강이 필요하며 보강방법으로는 여러 가지가 있다. 그 중 지진격리증기를 이용한 내진 보강은 교량에서 교각이나 기초 등에 추가적인 시공 없이 기존 받침을 교체함으로써 비교적 간단하게 수행할 수 있다. 본 논문에서는 최근 그 시공사례가 증가하고있는 지진격리증기를 기존 비내진 교량의 보강에 사용할 때 교량의 내진 성능향상을 합리적으로 규명하기 위해 기존상태의 교량 및 지진격리장치로서 내진 보강된 교량의 내진 성능을 비교하였다. 이를 위해 기존 교량 및 내진 보강된 교량에 대해 비선형 정적ㆍ동적 해석을 수행하였으며 목표 수준의 지진에 대하여 각각의 응답을 산정하고 이를 비교하여 내진 성능 향상을 확인하였다.

면진격리 고무베어링의 설계법을 수정하여 구조물의 성능점 예측을 위한 간편한 해석방법을 제안하였다. 이러한 적용이 가능한 것은 구조물이 지진력의 작용으로 인하여 손상을 입게 되면 구조물의 항복 후 강성은 연화되고, 이로 말미암아 구조물의 동적 특성이 장주기화 하기 때문이다. 제안된 해석법이 기존의 방법에 비하여 우월한 것은 능력스펙트럼법이 요구하는대로 보유능력곡선과 요구량스펙트럼을 가속도-변위 좌표계로 치환하지 않고서도 비교적 정확한 성능점을 예측할 수 있다는 것이다. 제안된 방법의 타당성은 문헌에서 보이는 정확한 값과의 비교에 의하여 입증하였다.