In this study, considering the expansion/contraction behavior of the upper structure at all times and the abnormal behavior of the receiving friction elements that allow horizontal movement during earthquakes, a port receiving test body simulating the protrusion of the friction elements was created and the modulus performance was evaluated. In order to confirm the influence of the friction element's projection, the friction element's degree of separation was divided into four stages, and the shear behavior of the test specimen and the friction coefficient were confirmed. As a result of the experiment, it was found that the friction load increases as the protrusion degree of the friction element increases. On the other hand, as the degree of protrusion of the coefficient of friction increases, the coefficient of friction also increases. It was confirmed that damage to the friction elements during use increases the coefficient of friction, hinders smooth expansion and contraction of the upper structure, and causes stress concentration at the fixed-end support.

강진은 적절한 내진 설계 기술이 적용되지 않으면 건물 붕괴로 인하여 극심한 피해가 발생할 수 있다. 이를 해결할 수 있는 면진 기술은 구조물과 지반 사이에 베어링 장치를 적용하여 지진 에너지를 흡수하고 건물에 전달되는 진동을 감쇠한 다. 본 연구는 고무 마찰 베어링 장치의 구조물 적용성을 검증하고 지진으로부터 안전성을 확보하기 위하여 고무 마찰 베어링 프레임 구조물에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로써 최대 지붕 가속도와 총 밑면 전단력이 감소되어 내진 성능을 확인하였다. 또한, 최대 층간 변위 및 최대 잔류 층간 변위에 대한 분석 결과로 프레임 구조물을 경제적 복구 수준의 결과를 도 출하여 고무 마찰 베어링 장치의 우수한 내진 성능을 확인하였다.

구조물의 지진 피해 감소를 위한 내진 시스템 중에서 면진 시스템은 효율적으로 내진 성능을 향상시킬 수 있는 구조 시스템이다. 면진 시스템은 지반과 구조물을 분리시키는 만큼 안전성이 뛰어나지만, 사용되는 장치의 계열에 따라 연직 및 수평 하중에 대한 지지력과 요구변형량에 대한 복원력이 부족하여 파손이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 면진 시스템의 성능 개선을 위해 기존 연구에서 제안한 면진 장치의 지지력과 복원력을 향상시킨 고무 마찰 베어링 장치에 대하여 실험 및 해석을 통한 성능 검증 연구를 수행하였다. 이를 위해 고무 마찰 베어링 장치의 설계 상세를 재정립하고 요구 성능에 따른 구조 실험을 수행하여 장치 특성을 검증하였다. 또한, 실험 결과의 신뢰성 향상을 위한 유한요소해석을 수행하여 실험 결과와 유사한 성능 수 준의 장치 특성을 확인하였다.

The study presents technology which can decrease the vibration of railroad station via adopting a friction bearing system beneath a platform. The platform itself then constitutes a tuned mass damper system (TMD) as the bearing provides stiffness and damping of the TMD system. To increase the robustness of the TMD system, the bearing system with adjustable stiffness is utilized. The vibration reduction performance of the TMD system is verified via numerical analysis on an elevated railroad station known as having a structural type with highest noise and vibration level. The numerical analysis is performed using a commercial program, ABAQUS. The vibration analysis is performed considering vehicle-track-structure interaction. The result of the numerical analysis shows that the TMD technology can reduce significant amount of vibration of a railroad station.

본 연구에서는 중요 통신장비의 지진발생시 파손 및 성능저하를 방지하기 위하여 구조물로 전달되는 가속도를 조절할 수 있는 CFPBS(Cone-type Friction Pendulum Bearing System:원추형 마찰진자베어링)를 개발하고 내진성능을 검증하였다. CFPBS는 기존의 FPS(Friction Pendulum System)와 다르게 원추형으로 제작되었으며 보다 큰 마찰력을 얻기 위하여 마찰면에 패턴을 음각하였다. CFPBS의 고유성능을 파악하기 위하여 4개의 CFPBS가 하나의 개체를 이루도록 제작된 지진격리장치를 이용하여 자유진동시험을 수행하였다. 운동방정식으로부터 유도된 CFPBS의 이론식과 Newmark-{\beta} Method를 이용하여 내진성능을 검증하기위한 MATLAB7.0 기반의 동적 수치해석프로그램을 제작하였으며 CFPBS의 제작 시 원하는 성능을 발휘할 수 있도록 간략화된 CFPBS의 설계식을 제안하였다. 수치해석을 통한 CFPBS의 내진성능평가를 위하여 건축구조설계기준(KBC-2005)의 최대지진규모에 해당하는 인공지진파를 생성하고 검증하였다. El Centro NS(1940)와 Kobe NS(1995), 인공지진파 등을 사용하여 CFPBS의 상부질량과 경사각을 매개변수로 하는 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 결과를 토대로 CFPBS의 내진성능을 평가하였으며 수치해석의 결과와 설계식을 이용하여 동일한 조건에서 얻어진 결과를 비교분석하였다.

고속철 PSC 교량받침의 장기 마찰시험은 EN1337-2와 CUAP03.01/78기준을 기반으로 동일한 수직압력에 대한 온도변수별 누적 마찰거리 25,000 m 장기마찰시험을 수행하였다. 기존의 PTFE판은 우수한 마찰계수 결과에도 불구하고 10,000 m에서 손상되어 한계 내구성능을 나타 내었고, 반면에 DP-Mate판은 일부 온도구간에서 한계 마찰계수를 상회하였으나 성공적으로 장 기마찰시험을 만족시켰다. 개발된 마찰시험장치를 이용하여 온도변화(-35℃~70℃)내 저속(0.4 mm/s)시험 12 Cycle과 상온 고속(15 mm/s)시험 11 Cycle 을 32 일간 수행하였다.

고속철 PSC 교량 마찰받침의 내구성 평가를 위하여 해당국내 기준의 미비로 DIN EN 1337-2 과 CUAP 기준을 적용하여 마찰판의 5000 m 이동거리에 대한 마찰 시험을 수행하였다. 적용온도와 이동속도에 따라 마찰계수를 계측하고 기준에서 요구된 상한 한계와 비교하여 고속 주행으로 발생하는 증가된 이동거리에 대한 적합한 내구성 평가기준과 실험방법을 개발하고자한다.

내진설계기준이 점차 강화되고 다경간 연속화에 대한 시도가 증가됨에 따라 기존의 내진설계로는 지진력의 처리가 곤란하여 다점고정장치와 감쇠를 통해 지진에너지를 소산시키는 장주기화, 분산, 감쇠를 통해 지진력을 효과적으로 감소시키는 면진장치의 사용이 날로 증가하고 있다. 그러나 내진장치 적용에 대한 다양성 부재와 장치를 적용한 설계경험의 부족 등의 이유로 특정교량에 적절한 내진장치를 선정하는데 상당한 어려움이 따르고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 내진장치가 적용된 교량의 지진시 거동특성에 대한 연구를 수행하여 받침장치 선정시 활용할 수 있도록 하였다.