근거리에 대한 면진시스템 매개변수 선택

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14734(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

지진 격리의 이점은 많습니다. 지면에서 분리된 구조물은 그렇지 않은 구조물보다 지진 성능이 더 좋습니다. 바닥 가속도와 드리프트가 감소하고 구조 요소가 손상될 가능성이 줄어듭니다. 또한, 내용물은 지진의 영향으로부터 더 잘 보호됩니다. 면진 장치의 선택과 설계는 복잡하며 지진 발생 시 장치가 어떻게 작동하는지 잘 이해해야 합니다. 본 연구에서는 설계 및 해석을 위한 합리적인 절차를 개발하기 위해 다양한 면진시스템 매개변수와 지반운동 특성이 기초격리구조물의 지진응답에 미치는 영향을 조사한다. 또한 본 연구에서는 매개변수적 비선형 동적해석을 통해 면진시스템의 최적설계 문제를 조사한다. 결과는 최대 베이스 전단력과 변위가 속도에 민감하고 최대 지반 속도가 동작을 제어한다는 것을 보여주었습니다. 높은 항복 강도 수준과 낮은 비선형도를 가진 격리 시스템을 사용할 때 가장 큰 최대 밑면 전단이 발생했으며, 낮은 항복 강도 수준과 높은 비선형도를 사용할 때 가장 작은 최대 밑면 전단이 발생했습니다. 연구 결과는 적절한 절연 장치를 선택하고 장치가 제공하는 이점을 달성하도록 올바르게 설계하는 데 사용될 수 있습니다.

지진1,2에 노출된 구조물을 보호하기 위해 개발된 구조적 보호 추가 하드웨어는 기본 격리, 수동적 에너지 소산 및 능동 제어의 세 가지 광범위한 영역으로 분류됩니다. 수동 제어 장치는 심각한 지진에 노출된 구조물의 동적 반응을 줄이기 위해 성공적으로 사용되었습니다. 처음으로 사용되기 시작한 것은 1970년대부터였습니다. 에너지 소산 장치는 점성 및 점탄성 댐퍼, 금속 댐퍼, 마찰 댐퍼의 세 가지 범주로 분류될 수 있습니다.

면진은 건물, 교량 구조물, 원자력 발전소의 내진 설계를 위한 비교적 새로운 기술입니다4. 그러나 진동 차단에 대한 아이디어는 \(20^{th}\) 세기 초부터 존재했습니다. 다양한 단계와 개발을 거쳐, 특히 지난 30년 동안 이 기술은 다양한 지진 격리 장치의 발명으로 실용적인 현실이 되었습니다.

면진의 원리는 접촉하는 두 물체 사이에 불연속성을 제공하여 불연속 방향으로의 두 물체의 움직임이 완전히 전달될 수 없도록 하는 것입니다. 이로 인해 바닥 가속도와 층간 이동이 크게 감소합니다. 따라서 건물의 귀중한 내용물과 구성 요소를 보호합니다. 미국, 일본, 이탈리아, 뉴질랜드에서 좋은 성적을 거두었습니다. 지진 격리 기술은 이제 신축 건물과 기존 건물 모두를 보호하기 위해 종종 고려되는 수준까지 발전했습니다5.

현대 건물에는 지진으로부터 보호하고 심각한 지면 진동 후에도 작동해야 하는 고가의 장비와 내용물이 포함되어 있습니다. 이러한 건물은 연구, 의료, 통신, 원자력 발전소 등을 위해 지정된 건물입니다. 전단벽, 보강 프레임, 모멘트 저항 프레임과 같은 기존의 저항 설계 방식을 사용하여 기존 내진 규정에 따라 건설된 건물은 귀중한 자산을 보호할 수 없습니다. 이러한 건물을 포함하는 장비입니다.

면진은 건물의 성능을 향상시키기 위한 것이 아니라 구조물에 대한 지진 요구를 줄이는 수단으로 간주됩니다.

기존 건물과 교량의 대부분은 엘라스토머 베어링을 사용하는데, 엘라스토머는 천연 고무나 네오프렌 또는 슬라이딩 베어링이고 슬라이딩 표면은 테플론과 스테인레스 스틸입니다. 따라서 격리 시스템은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 범주에는 고감쇠 고무 베어링 시스템(HDRB), 납 고무 베어링 시스템(LRB) 및 기타 시스템이 포함된 탄성 베어링6,7 제품군이 포함됩니다. 두 번째 범주에는 마찰 진자 시스템(FPS)8과 중심 조정 없는 시스템(SI)이 있거나 없는 슬라이딩 베어링9 등10이 있는 슬라이딩 베어링 제품군이 포함됩니다.