교량의 내진성능 보강을 위한 지진격리시스템의 개발에 관한 연구(최종) : (Enhancement of the Earthquake Resistance Capability of Bridges by Using Base Isolation Technique )

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is conducted to develop the sliding isolation systems that are appropriate for the standard specification for highway bridges in Korea. The application of the sliding isolation system will improve the earthquake resistance of bridge structures. The total period of this project is 2 years. The purpose of the first year project was "Developing the sliding isolation systems and identification of the isolation systems". Two different types of isolation systems were developed in this project. These systems are identified with the name of "Unified type" and "Combined type". The unified type system is constructed with the tube shape rubber restoring device and sliding bearing. The tube shaped rubber - restoring device is enclosed in the sliding bearing. For the combined type isolation system, laminated rubber restoring device and sliding bearing are separately manufactured and combined. In the first year, these two types of isolation systems were designed, manufactured and tested. After the experiment, the numerical analysis using finite element method was applied to the prototype model with various coefficient of frictions. In the second year, the series of shaking table tests have been conducted using 1/4 scale model bridge with and without the designed base isolation bearing. After the experiment, the numerical analysis using finite element method was applied to the model bridge. Also, the nonlinear response spectrum analysis was conducted to design the bearing displacement. The test and analysis results exhibit that the sliding isolation system is beneficial to the structure. The remarkable energy dissipation capabilities of the developed isolation devices were observed.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 국내 교량설계 기준에 적합한 지진격리시스템을 개발하고, 이에 대한 실험 및 이론적 성능확인에 관한 연구이다. 본 연구결과를 국내의 기설 및 신설교량에 적용하여 궁극적으로 국내 교량의 내진성능을 향상시키는 하나의 방안을 제시하고자 한다. 본 연구는 2년수행 과제이며 1차년도의 세부 연구 과제는 "교량의 내진성능 향상을 위한 지진격리시스템의 개발 및 지진격리장치의 동특성 파악"이다. 본 기간에서는 PTFE의 마찰특성과 적층고무받침과 원통형 고무를 복원장치로 이용한 조합형과 일체형의 지진격리시스템을 개발하였다.개발된 지진격리시스템의 동특성 실험을 수행하였으며 이를 바탕으로 선정된 실제교량의 지진하중에 대한 유한요소해석을 수행하여 예상성능을 분석하였다.2차년도에는 총 4가지의 방법에 의해 지진격리된 축소교량의 진동대 실험을 수행하였다. 그리고 축소교량을 ABAQUS 및 2 자유도 비선형 해석을 수행하여 실험결과와의 비교를 통한 해석모델의 검증을 수행하였다. 또한 지진격리장치의 비선형 응답스펙트럼 해석을 통하여 마찰계수와 최대지반가속도의 영향에 따른 받침변형과 상판의 응답가속도에 대하여 연구를 수행하였다. 실험결과, 본 연구에서 개발한 지진격리시스템은 에너지 소산능력이 뛰어나며 지진으로 인한 지진력을 현저하게 감소시킬 수 있음을 알 수 있었으며 설계지진력이 작은 우리나라의 경우에는 마찰계수가 작은 것이 유리한 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 1 서 론
• 1.1 연구 배경
• 1.2 연구 목적
• 2. 지진격리시스템의 기술개발 현황
• 2.1 지진격리시스템의 기본 개념
• 2.2 지진격리장치의 종류
• 2.3 본 과제 수행 이전에 개발한 지진격리장치
• 2.4 본 연구에서 개발한 지진격리시스템의 개요
• 2.5 지진격리시스템의 성능 확인 및 활용을 위한 연구 수행절차
• 3 연구개발 수행 내용 및 결과
• 3.1 축소교량의 설계
• 3.2 지진격리장치의 설계 및 제작
• 3.3 지진격리장치의 동적특성실험
• 3.4 축소교량의 진동대 실험
• 3.5 실험용 교량의 지진해석
• 3.6 비선형 스펙트럼
• 3.7 결 론
• 4 연구개발목표 달성도 및 대외기여도
• 4.1 연구개발목표 달성도
• 4.2 대외기여도
• 5 연구개발결과의 활용계획