다경간 연속교에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교연구 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

목차 서론 면진용 교좌장치 민감도 분석 결론

서론 연구목적 연구내용 설계변수에 따른 면진용 교좌장치의 내진성능 비교 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

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

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

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

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

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 ` M K C Reinforced neoprene pad Friction plates Stud anchor 그림 5. EDF System 과 개념도

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

2. 입력지진 El Centro 지진 (N00W, 1940) San Fernando 지진(S16E, 1971) 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

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

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

면진용 교좌장치가 설치된 교량의 고유주기에 따른 민감도

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

면진용 교좌장치의 마찰계수 따른 민감도

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

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

그림 8. 고정된 설계변수에 대한 면진용 교좌장치의 내진성능 비교

그림 9. PF System과 EDF System의 영구변위

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