The seismic behaviors of the arch structure vary according to the rise-span ratio of the arch structure. In this study, the rise-span ratio (H/L) of the example arch structure was set to 1/4, 1/6, and 1/8. And the installation angle of the seismic isolator was set to 15°, 30°, 45°, 60° and 90°. The installation angles of the seismic isolator were set by analyzing the horizontal and vertical reaction forces according to the rise-span ratio of the arch structure. Due to the geometrical and dynamic characteristics of the arch structure, the lower the rise-span ratio, the greater the horizontal reaction force of the static load, but the smaller the horizontal reaction force of the dynamic load. And if the seismic isolator is installed in the direction of the resultant force of the reaction forces caused by the seismic load, the horizontal seismic response becomes small. Also, as the installation angle of the seismic isolator increases, the hysteresis behavior of the seismic isolator shows a plastic behavior, and residual deformation appears even after the seismic load is removed. In the design of seismic isolators for seismic response control of large space structures such as arch structures, horizontal and vertical reaction forces should be considered.

When an unexpected excessive seismic load is applied to the base isolation of arch structure, the seismic displacement of the base isolation may be very large beyond the limit displacement of base isolation. These excessive displacement of the base isolation causes a large displacement in the upper structure and large displacement of upper structure causes structural damage. Therefore, in order to limit the seismic displacement response of the base isolation, it is necessary to install an additional device such as an anti-uplift device to the base isolation. In this study, the installation direction of the base isolation and the control performance of the base isolation installed anti-uplift device were investigated. The installation direction of the base isolation of the arch structure is determined by considering the horizontal and vertical reaction forces of the arch structure. In addition, the separation distance of the anti-uplift device is determined in consideration of the design displacement of the base isolation and the displacement of the arch structure.

If an excessive displacement occurs in the base isolation system, the structure will be damaged due to overturning of the upper structure. In this study, we analyze the behavior of base isolation by applying earthquake to base isolation with anti-uplift device. In the case of structures that generate horizontal reaction forces such as arch structures, horizontal reaction forces must be considered in the design of the base isolation and structural members. And anti-uplift device for preventing the excessive displacement of the base isolation system is needed.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면전시스템을 제안하였다. MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 스마트 면진시스템을 구성하였으며 최적설계된 LRB 면진시스템과 비교하여 진동 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템은 제어알고리즘에 따라서 제어성능이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 스마트 면진시스템이 설치된 대공간 구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였다. 면전시스템이 적용된 대공간 구조물의 동적응답과 면진층 변위는 서로 상충관계가 있으므로 퍼지제어기를 최적화하기 위하여 두 응답을 목적함수로 하는 다목적 유전자알고리즘을 사용하여하였다. 수치해석결과 본 연구에서 제안한 스마트 면진시스템을 적용하면 최적설계된 LRB 시스템에 비하여 면진층 변위 및 대공간 구조물의 동적응답을 대폭 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 주거용 무량판구조의 내진성능을 개선하기 위한 면진적용 가능성을 평가하였으며, 시간이력 해석을 위한 지진기록 사용에 대한 문제점을 제시하였다. 면진층 강성 및 주기 평가 및 포락해석법을 적용하여 면진전 비틀림 모드가 강한 구조물을 면진시스템 적용으로 내진성능을 개선하였다. 지진기록 사용 및 크기 조절효과의 적정성을 평가하기 위하여 DBE, MCE, ASCE 7-05의 1.4DBE 의해 크기를 조정한 시간이력 해석결과를 비교한 결과, 구조물의 지반조건과 유사한 조건에서 관측된 지진기록 및 지진기록의 응답이 설계규준 응답스펙트럼의 평균±표준편차 범위 안에 있는 기록을 사용하는 것이 적절한 것으로 판단된다.