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2001. 6. 2. 2001 년도 한국강구조학회 학술발표대회. 다경간 연속교에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교연구. * 박 규식 , 한국과학기술원 박사과정 이 종헌 , 경일대학교 토목공학과 교수 고만기 , 공주대학교 토목공학과 교수 이 인원 , 한국과학기술원 토목공학과 교수. 목차. 서론 면진용 교좌장치 민감도 분석 결론. 서론. 연구목적 교량에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교 설계변수에 따른 면진용 교좌장치의 내진성능 비교 연구내용 설계변수에 따른 민감도 분석

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2001. 6. 2

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  1. 2001. 6. 2 2001년도 한국강구조학회 학술발표대회 다경간 연속교에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교연구 *박 규식, 한국과학기술원 박사과정 이 종헌, 경일대학교 토목공학과 교수 고만기, 공주대학교 토목공학과 교수 이 인원, 한국과학기술원 토목공학과 교수

  2. 목차 • 서론 • 면진용 교좌장치 • 민감도 분석 • 결론

  3. 서론 • 연구목적 • 교량에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교 • 설계변수에 따른 면진용 교좌장치의 내진성능 비교 • 연구내용 • 설계변수에 따른 민감도 분석 • 민감도 분석을 통해 얻어진 설계변수에 대한 내진성능 비교

  4. M 면진용 교좌장치 1. PF (Pure Friction) System • 가장 간단한 장치 • 마찰에 의한 미끌림 거동 • 미끌림에 의한 영구변위 발생 그림 1. PF System 의 개념도

  5. Flange Rubber Inner steel plate K Protective rubber M Outer steel plate C 2. RB (Laminated Rubber Bearing) System • 탄성받침, 적층고무베어링 • 널리 연구되고 사용 • 스프링과 점성감쇠의 병렬작용 그림 2. RB System 과 개념도

  6. Keff M Flange Rubber Ceq Inner steel plate Protective rubber Outer steel plate Central lead core 3. LRB (Lead Rubber Bearing) System • NZ (New Zealand) System • 널리 연구되고 사용 • 납의 이력거동에 의한 에너지 소산 그림 3. LRB System 과 개념도

  7. Peripheral rubber core Cover plate K M Rubber cover C Sliding ring Connecting plate Central rubber core 4. R-FBI (Resilient Friction Base Isolation) System • PF System 과 RB System 의 기능을 병렬적으로 결합 • 스프링, 점성감쇠, 마찰감쇠의 병렬작용 그림 4. R-FBI System 과 개념도

  8. K M Friction plates C Reinforced neoprene pad Stud anchor 5. EDF (Electricite De France) System • PF System 과 RB System 의 기능을 직렬적으로 결합 • 중소 규모 지진: RB System과 같이 거동 • 강한 지진: PF System과 같이 거동 ` 그림 5. EDF System 과 개념도

  9. 민감도 분석 1. 수치해석 모델 • 동진교 • PSC 박스거더 형식의 15경간 연속교 • 지간 길이 : 725 m • 교폭 : 12.15 m • 종단구배 : 0.03% • 감쇠비 : 2% • 구조물 감쇠 : Rayleigh Damping

  10. 2. 입력지진 • El Centro 지진 (N00W, 1940) • PGA : 0.348g, PFR : 1~4Hz • San Fernando 지진(S16E, 1971) • PGA : 1.170g, PFR : 1~5Hz • Mexico City 지진(N90W, 1985) • PGA : 0.172g, PFR : 0~1Hz PGA: Peak Ground Acceleration PFR: Predominant Frequency Range

  11. Magnitude Acceleration(g) Frequency(Hz) Time(sec) 그림 6. 입력지진의 시간이력곡선 및 주파수 분석 11

  12. 3. 민감도 분석 • 면진용 교좌장치가 설치된 교량의 고유주기에 따른 민감도 • 면진용 교좌장치의 마찰계수에 따른 민감도 • 수치해석 결과 • 가운데 교각의 교축방향 상판변위: 사용성 검토 • 가운데 교각의 교축방향 밑면모멘트: 설계력 검토

  13. 면진용 교좌장치가 설치된 교량의 고유주기에 따른 민감도

  14. EDF System R-FBI System Displacement(cm) Displacement(cm) Moment X106(Nm) Moment X107(Nm) Natural Period(sec) Natural Period(sec) 14

  15. 면진용 교좌장치의 마찰계수 따른 민감도

  16. EDF System R-FBI System Displacement(cm) Displacement(cm) Moment X107(Nm) Moment X106(Nm) Friction Coefficient Friction Coefficient 16

  17. 고정된 설계변수에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교 그림 7. 설계변수의 결정

  18. 그림 8. 고정된 설계변수에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교

  19. 그림 9. PF System과 EDF System의 영구변위

  20. 결론 • 고유주기가 증가, 마찰계수가 감소할수록 상판의 변위는 증가, 교각 밑면모멘트는 감소 • 일정한 설계변수보다는 민감도 분석을 통해 결정된 설계변수의 사용이 필요 • 고정된 설계변수에 대해 • 상판 변위는 R-FBI System을 설치한 교량이 가장 작음 • 교각 밑면모멘트는 EDF System이 가장 작음

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