• Earthquakes and Structures
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• 제19권5호
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• pp.347-359
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• 2020

The Mega-Sub Controlled Structure System (MSCSS), an innovative vibration passive control system for building structures, is improved by adding lead rubber bearings (LRBs) on top of the substructure. For the new system, a genetic algorithm is used to optimize the dynamic parameters and distributions of dampers and LRBs. The program uses various seismic performance indicators as optimization objectives, and corresponding results are compared. It is found that the optimization procedure for maximizing the energy dissipation ratio yields the best solutions, and optimized models have consistent seismic performances under different earthquakes. Seismic performances of optimized MSCSS models with and without LRBs, as well as the traditional Mega-Sub Structure model, are evaluated and compared under El Centro wave, Taft wave and 20 other artificial waves. In both elastic and plastic analysis, the model with LRBs shows significantly smaller story drift and horizontal acceleration than those of the other two models, and fewer plastic hinges are developed during severe earthquakes. Energy analysis also shows that LRBs installed in proper locations increase the deformation and energy dissipation of dampers, thereby significantly reduce the kinetic, potential, and hysteretic energy in the structure. However, LRBs do not have to be mounted on all the additional columns. It is also demonstrated that LRBs at unfavorable locations can decrease the energy dissipation for dampers. After LRBs are installed, the optimal damping coefficient and the optimal damping exponent of dampers are reduced to produce the best damping effect.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.124-135
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• 2011

연속교의 교대부와 교각부에 설치되는 받침 용량은 통상적으로 각 지점에 작용하는 최대수직반력의 크기에 따라 결정되며 교각부에 더 큰 용량의 받침이 위치한다. 본 연구에서는 지진격리장치가 적용된 세 가지 받침배치에 따른 사교의 지진거동 변화를 비교 분석하여 연속 사교의 지진성능 향상 가능성을 검토하였다. 기존 받침배치(Case A)를 기준으로 교각부에 설치되는 납고무받침(LRB)의 수평강성에 변화를 주어 세 가지 받침배치(Case A, Case B, Case C)를 선정하였다. 납고무받침 자체의 감쇠효과가 고려된 hybrid response spectrum을 이용한 응답스펙트럼 해석을 수행하여 총 36개의 연속 플레이트 거더 사교들의 지진거동을 조사하였다. 해석결과 교대부에 설치된 LRB와 유사한 수평강성 또는 작은 수평강성을 가진 LRB를 교각부에 설치할 때 훨씬 바람직한 사교의 지진거동이 유발되었다. 즉, 교각부에 설치되는 LRB의 수평강성 변화는 사교의 고유진동주기를 길게 하고 모드형상에 변화를 유발시켜 전체밑면전단력과 교각부에서의 최대밑면전단력 그리고 거더에 걸리는 응력을 크게 감소시킨다. 비록 하부구조의 유연성이 증가할수록 받침배치 변경에 따른 지진거동의 긍정적인 효과가 다소 감소되지만, 10m 미만의 교각 높이를 가지면서 지진격리받침(LRB)이 설치된 연속 플레이트 거더 사교의 경우 제안된 받침배치는 지진성능 향상을 가져온다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1-9
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• 2010

대부분의 전단벽 구조물은 통로의 목적으로 개구부를 필요로 하게 되고 전단벽들 사이가 슬래브나 연결보로 연결된 병렬 전단벽의 형태를 띠게 된다. 이러한 구조물에 지진하중이 작용할 때 연결보에 과도한 전단력이 작용하여 연결보가 취성적으로 파괴되거나 전단벽이 먼저 항복하는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 연결보에 감쇠장치를 설치하게 되면 구조물의 진동제어효과와 더불어 연결보의 응력집중 및 취성적 파괴를 막을 수 있어서 내진성능 향상을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 병렬전단벽 연결보 중앙부에 LRB (Lead Rubber Bearing)가 설치된 구조물의 지진응답제어효과 및 응력의 분포를 평가하여 구조적 효율성을 확인하고자 한다. 이를 위하여 병렬전단벽의 거동을 비교적 정확하게 모사할 수 있는 모형화 방법을 제안하였고, 제안된 모형화 방법을 통하여 지진하중을 받는 예제 병렬구조물에 대한 시간이력해석을 수행한 후 지진응답제어성능을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.488-494
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• 2014

마찰진자형 면진받침은 마찰면의 곡률반경과 중력에 의해 생성되는 고유 복원력과 마찰에 의한 감쇠력을 갖는다는 장점이 있지만, 마찰계수의 속도, 상재압 및 온도 등에 대한 의존성으로 거동에 대한 예측이 쉽지 않다. 본 연구에서는 각 기준에서 제시된 마찰진자형 받침의 설계 및 해석절차를 분석하여 추가적인 검토가 필요한 사항들에 대해 평가해 보았으며, 추가로 동일한 동특성을 갖는 납-고무 면진받침 시스템을 이용한 해석결과와 마찰진자형 면진받침 시스템의 해석결과를 비교하여 마찰진자형 면진받침이 갖는 상대적인 거동 특성을 비교 분석해 보았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.67-77
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• 2008

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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.149-158
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• 2022

교량은 사용년한이 증가함에 따라 노후화로 인해 역학적인 성질과 구조적인 성능이 저하되고, 이로 인해서 강진 시에 내진성능이 저하된다. 교각과 교량받침에 대한 노후화를 몇 가지 단계로 정량화하여 해석모델에 반영하였고, 노후화된 교각과 교량받침에 대하여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였다. 교량 시스템의 파괴 메카니즘을 직렬시스템으로 가정하여, 부재-수준의 지진취약도 해석 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도를 평가하는 방법을 제안하였다. 노후도에 취약한 부재인 교각과 교량받침에 대하여 5가지 정량적인 노후도(0, 5, 10, 25, 40%)를 가정하여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였고, 이 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도 평가를 수행하였다. 시스템-수준의 지진취약도는 교량받침 보다는 교각이 지배적인 영향을 줌을 알 수 있었다. 이는 보다 취약한 구조부재의 지진취약도가 전체 교량시스템의 지진취약도에 지배적인 영향을 주는 것을 의미한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.135-144
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• 2006

지진에 대한 구조물의 특성, 지반과의 상호작용, 현장 조건 등의 예측에 다수의 불확실성이 존재하는 경우 그 취약성 또는 손상도를 평가하는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 범용구조해석 프로그램과 일반적인 확률밀도함수를 사용하여 면진 콘크리트 교량의 손상도 곡선을 구하는 방법을 제시하였으며, 제시된 방법을 교량에 적용하여 교량의 손상도를 평가하였다. 손상도 곡선을 작성하는 데에는 2변수를 갖는 대수정규분포를 사용하였으며, 지진의 여러 특성인 최대지반가속도(PGA), 최대지반속도(PGV), 스펙트럼가속도(SA), 스펙트럼속도(SV), 스펙트럼강도(SI) 등에 대해 납 면진받침(LRB)이 설치된 면진교량의 손상도 곡선을 구하였다. 또한 손상도 곡선의 합성 방법을 사용하여 합성된 면진교량의 손상도 곡선을 유도하였다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.435-442
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• 2002

본 연구에서는 사장교의 제어기법 개발을 위한 구조물로 제공되는 벤치마크(benchmark) 사장교에 대해 복합제어 기법을 적용하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제에 대하여 자세하게 고려되었다. 상세 설계도면을 기반으로 하여 교량의 전체적인 거동 특성을 정확하게 나타낼 수 있는 3차원 모델이 만들어졌고, 사장교의 제어 성능에 관련된 평가 기준이 수립되었다. 본 연구에서 사용한 복합제어 기법이란 지진하중으로 인해 구조물에 발생되는 하중을 줄이기 위한 수동제어 기법과 상판변위와 같은 구조물의 응답을 추가적으로 제어하기 위한 능동제어 기법이 결합된 제어방법이다. 수동제어 장치로는 현재 일반적으로 많이 사용되고 있는 납고무받침(lead rubber bearing)을 사용하였다. 능동제어 방법에는 $H_2$/LQG 제어 알고리듬(algorithm)을 사용하였다. 수치해석 결과 제안방법의 성능은 수동제어 방법에 비해 매우 효과적이며, 능동제어 방법에 비해서는 좀더 좋은 제어성능을 나타내었다. 또한, 복합제어 방법은 수동제어 부분 때문에 능동제어 방법에 비해 좀더 신뢰할 수 있는 제어 방법이다. 따라서 제안된 제어방법은 지진하중을 받는 사장교의 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권1호
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• pp.19-37
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• 2013

The optimum design of base isolation system considering model parameter uncertainty is usually performed by using the unconditional response of structure obtained by the total probability theory, as the performance index. Though, the probabilistic approach is powerful, it cannot be applied when the maximum possible ranges of variations are known and can be only modelled as uncertain but bounded type. In such cases, the interval analysis method is a viable alternative. The present study focuses on the bounded optimization of base isolation system to mitigate the seismic vibration effect of structures characterized by bounded type system parameters. With this intention in view, the conditional stochastic response quantities are obtained in random vibration framework using the state space formulation. Subsequently, with the aid of matrix perturbation theory using first order Taylor series expansion of dynamic response function and its interval extension, the vibration control problem is transformed to appropriate deterministic optimization problems correspond to a lower bound and upper bound optimum solutions. A lead rubber bearing isolating a multi-storeyed building frame is considered for numerical study to elucidate the proposed bounded optimization procedure and the optimum performance of the isolation system.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권5호
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• pp.691-708
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• 2016

Recently, number of smart material are investigated and widely used in civil construction and other industries. Present study investigates the application of smart semi-active piezoelectric friction damper (PFD) made with piezoelectric material for the seismic control of the horizontally curved bridge isolated with lead rubber bearing (LRB). The main aim of the study is to investigate the effectiveness of hybrid system and to find out the optimum parameters of PFD for seismic control of the curved bridge. The selected curved bridge is a continuous three-span concrete box girder supported on pier and rigid abutment. The PFD is located between the deck and abutments or piers in chord and radial directions. The bridge is excited with four different earthquake ground motions with all three components (i.e. two horizontal and a vertical) having different characteristics. It is observed that the use of semi-active PFD with LRB is quite effective in controlling the response of the curved bridge as compared with passive system. The incorporation of the smart damper requiring small amount of energy in addition with an isolation system can be used for effective control the curved bridge against the dynamic loading.