본 논문에서는 모듈화(Module)된 부품을 활용한 탄성받침 성능개선기법에 대하여 소개하였다. 각각의 모듈화된 장치들이 지진 강도 및 이동 변위에 따른 단계별 거동을 함으로써 받침의 성능을 개선하게 된다. 모듈화된 장치들은 초기전단저항 블럭, 완충장치, 변위수용가이드, 낙교방지블럭이 있으며, 탄성받침에 추가적으로 적용되었다. 이 장치는 지진의 규모에 따라 4단계로 거동하며, 1차로 설계변위를 수용하고, 2차, 3차에서는 대규모 지진을 수용하며, 4차로는 대규모의 지진에 대해서 낙교방지가 가능하도록 설계되어 탄 성받침의 용량 제한을 증가시킨다. 본 논문에서는, 개발기술인 PRB 지진격리장치를 유한요소해석을 통해 해석하여 격리장치의 이론적인 거동이 구현되는지와, 대규모 지진에 해당하는 하중을 견딜 수 있는지 확인하였다. 그리고 이를 바탕으로 실험을 통해 성능평가를 진행하여 두 결과의 비교 분석을 통해 PRB 지진격리장치가 탄성받침의 성능을 개선할 수 있는지 검증하였다.

In a previous paper, ambient vibration tests were conducted on a cable stayed bridge with resilient-friction base isolation systems (R-FBI) to extract the dynamic characteristics of the bridge and compare the results with a seismic analysis model. In this paper, a nonlinear seismic analysis model was established for analysis of the bridge to compare the difference in seismic responses between nonlinear time history analysis and multi-mode spectral analysis methods in the seismic design phase of cable supported bridges. Through these studies, it was confirmed that the seismic design procedures of the “Korean Highway Bridge Design Code (Limit State Design) for Cable Supported Bridges” is not suitable for cable supported bridges installed with R-FBI. Therefore, to reflect the actual dynamic characteristics of the R-FBI installed on cable-supported bridges, an improved seismic design procedure is proposed that applies the seismic analysis method differently depending on the seismic isolation effect of the R-FBI for each seismic performance level.

In this study, a field bridge test was conducted to find the dynamic properties of cable supported bridges with resilient-friction base isolation systems (R-FBI). Various ambient vibration tests were performed to estimate dynamic properties of a test bridge using trucks in a non-transportation state before opening of the bridge and by ordinary traffic loadings about one year later after opening of the bridge. The dynamic properties found from the results of the tests were compared with an analysis model. From the result of the ambient vibration tests of the cable supported bridge with R-FBI, it was confirmed that the dynamic properties were sensitive to the stiffness of the R-FBI in the bridge, and the seismic analysis model of the test bridge using the effective stiffness of the R-FBI was insufficient for reflecting the dynamic behavior of the bridge. In the case of cable supported bridges, the seismic design must follow the “Korean Highway Bridge Design Code (Limit State Design) for Cable supported bridges.” Therefore, in order to reflect the actual behavior characteristics of the R-FBI installed on cable-supported bridges, an improved seismic design procedure should be proposed.

최근에는 다양한 중량의 구조물을 지진으로부터 보호하기 위해 지반으로부터 분리하는 면진장치로써 지반 격리용 받침이 활용된다. 지진의 피해를 저감시키는 설계방법 중에서 면진 설계는 구조물과 지반이 만나는 부분에 면진받침을 사용하는 방식으로 다른 내진/제진 설계 방법과 비교하면 가격대비 효율과 성능이 가장 우수하다. 본 연구에서는 지진 발생 이후 지속적으로 사용 가능한 새로운 개념의 자동복원 면진받침 시스템을 제안하고자 한다. 이러한 면진받침에 대한 성능을 검증하기 위하여 이론 적립 및 설계를 수행하고 실험체를 제작하여 실제 지진 데이터가 적용된 진동대 실험을 수행하였다. 기본특성실험, 면압의존성 실험, 속도의존성 실험, 변위의존성 실험에서 강도하중이 설계 목표치와 유사하였고, 거동 또한 설계값과 유사함을 확인하였고 이를 바탕으로 면진받침의 성능 검증을 분석하였다.

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.

기존의 교량받침으로 많이 사용되고 있는 폴리우레탄 디스크를 적용한 POT형식에 C형 강재감쇠장치를 추가적으로 적용한 새로운 형태의 지진격리장치에 대한 명확한 정적 성능검증과 동적특성을 파악하기 위하여 최대 극한 수직하중 시험, 최대 회전 시험, 동적재하 시험 및 동적재하 극한 반복시험을 시행하였다. 해석적 결과와 성능시험 결과를 비교분석한 결과, 충분한 감쇠능력을 보유하고있을 뿐만 아니라, 설계기준에도 적합하다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한, EDC 및 유효강성값의 시험치가 이론치와 유사하여 시험 결과값의 분석이 유효함을 보였다.

지진격리 구조물은 하부구조에서 상부구조로 전달되는 지진력의 현저한 감소가 요구되는 경우 고감쇠 고무받침(HDRB)과 같은 지진격리받침을 사용하는 구조물로서 내진설계의 도입 이후부터 많이 설계, 시공되고 있다. 적층고무받침은 지진격리장치에서 가장 중요한 구조부재이다. 적층형 고무받침의 기본 특성은 압축시험, 압축전단시험, 크리프시험 등을 통하여 얻는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 축 응력 7.5MPa, 8.37MPa인 지진격리받침(고감쇠 고무받침)을 실물크기로 제작하여 실험실에서 1000시간동안 크리프 시험을 실시하였다. 고감쇠 고무받침과 같은 지진격리받침을 실제 교량환경 상태에서 장기간 압축 크리프 시험한 결과 1000시간 후 최대크리프 변형은 전체 고무두께의 0.3{\sim}1.92%로 변형하였다.

지금까지의 지진 관련 연구는 주로 교량 받침 자체의 성능개선이 주요 관심 과제였으나, 본 논문에서는 받침 종류에 따라 교량에 미치는 전반적인 지진거동 특성을 분석하고 교량 공사비에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 실무에서 많이 적용되는 PSC I형 교량에 대해 교량받침의 종류를 변화시키며 교각 높이를 매개변수로 하여 상시 및 지진해석을 수행하였다. 특히 지진해석을 통해 산출한 단면력을 고려하여 PSC I형 교량받침의 변위, 지진하중에 의한 교각 기둥의 직경, 상부여유 간격 등의 변화를 분석하였다. 고교각인 경우 탄성받침보다는 지진격리장치를 적용하는 것이 지진에 의한 상부구조의 이동량을 줄여 신축이음장치의 규격을 줄일 수 있으므로 차량의 주행성 및 교량의 유지관리 측면에서 바람직 할 것으로 판단되었고, 교량 하부 구조 단면이 축소되어 미관개선 및 경제성 개선의 효과가 있는 것으로 분석되었다. 결국, PSC I형 교량받침 설계시 일률적으로 탄성받침을 적용하는 것보다 정밀한 내진해석을 통해 지진격리장치를 적용하는 것이 구조적정성 측면 및 공사비 측면에서 타당하다는 결론에 도달하였다.

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.

This study proposed a seismic isolation system which uses the LM guide featuring high hardness and low frictional coefficient and a viscoelastic damper possessing high restitution force and damping force in order that existing seismic isolation systems using conventional sliding bearing way can be applied to a structure, and intended to analyze the proposed seismic isolation system's utilization possibility as a seismic isolation system for rescue through an experiment utilizing 6 earthquake waves being entered according to the reoccurrence cycle on the basis of performance-based design, and the case of Kyungju earthquake and to interpret the results of experiment.

This study proposed a seismic isolation system which uses the LM guide featuring high hardness and low frictional coefficient and a viscoelastic damper possessing high restitution force and damping force in order that existing seismic isolation systems using conventional sliding bearing way can be applied to a structure, and intended to analyze the proposed seismic isolation system's utilization possibility as a seismic isolation system for rescue through an experiment utilizing 6 earthquake waves being entered according to the reoccurrence cycle on the basis of performance-based design, and the case of Kyungju earthquake and to interpret the results of experiment.

Coefficient of friction of PTFE is used as a typical friction material of friction-type seismic isolation devices. Coefficient of friction of PTFE is decreased with increasing the contact stress, and increased with increasing the horizontal movement speed. To understand the caracteristics of new friction material, using EDS, the seismic isolation device, applying new friction material, studying the changes in the friction coefficient with various shear characteristics.

In this study, seismic isolation technology to the stainless steel warm integrated water tank structure is suggested and isolation effects on response reduction are studied for the proposed seismic isolation technology. A seismic isolation system is installed on the base of the stainless steel warm integrated water tank. Analysis result, the earthquake loading is greatly reduced and the accelerations of superstructure are greatly reduced.

Bridge Design Specifications (2005) revision was included for the first time in the seismic isolation design. However, in 2005, it is overly simplified, revised in 2010 to conduct performance test, prototype test, quality test of seismic isolation device. Details standards for scaled model test and quality test of seismic isolation device is required to use a rule is recognized at domestic and foreign. This study was to establish quality control test standards by research and review of test types and test methods of seismic isolation devices.