내진보강

LUD

LUD


개요

LUD(Lock Up Device) 또는 STU(Shock Transmission Units)으로 불리는 충격전달장치는 구조물(교량,건물등)이 바람이나 지진 등의 외부 충격과 진동의 고속하중 재하시 피스톤이 Locking 되어 하중을 전달하는 장치임. 크리이프, 건조수축, 온도변화에 의한 구조물의 저속의 상시거동에 대해서는 실린더 단면에 비해 매우 좁은 오리피스를 통해 천천히 이동하더라도 구조물에 전혀 영향을 미치지 않는 매우 작은 응답하중이 발생하나 지진하중이나 차량의 제동하중 등의 고속하중에 대해서는 매우 좁은 오리피스를 통해 빠른 속도로 이동을 하지 못해 저항을 하게 되므로 하중이 구조물로 전달되는 거동특성을 나타내어 충격하중이 분산됨. 충격전달 또는 분산장치인 STU/LUD가 느린이동과 빠른이동에 대해 차별화 되는 거동 특성을 나타내는 이유는 실린더, 피스톤 및 오리피스로 구성되는 기계장치의 특성과 점성을 나타내는 내부 점성유체에 기인한다고 할 수 있음.

거동특성





거동곡선

상시 거동

지진시 거동


적용분야

✔  일점 고정방식의 연속교


기존의 일점 고정방식의 연속교에서는 고정단 교각에서 과도한 지진력이 작용하지만, 가동단 교각에 LUD 또는 STU를 설치하게 되면 지진시에 고정단 교각뿐만 아니라 가동단 교각에서도 상부구조를 하부구조에 구속시킴으로써 지진력을 고정단 교각 뿐만 아니라 LUD 또는 STU가 설치된 교각에도 지진력을 적절하게 분담하여 저항하게 됨.

단, 다점고정에 의한 교량 전체 수평강성의 증가로 인하여 고유주기가 낮아지는 효과가 발생하게 되어 교량의 주기가 감소함에 따라 지진력이 증가하게 됨. 또한 고정단 교각과 지진시 다점이 되는 교각의 높이가 동일해야 지진력이 균등하게 분배되며, 교각의 높이가 서로 상이할 경우에는 기둥의 강성이 교각길이의 3승에 반비례함으로 하나의 교각에 지진력이 집중되는 현상이 발생됨.




✔  철도교


철도교는 주로 단경간으로 구성되어 각 스펜을 고정받침과 이동받침이 설치된 단순지지구조를 반복하여 연장시킨 형태가 많음. 이러한 구조의 교량은 철도차량 제동하중이 고정단 교각에 모두 전달되게 됨. 따라서, LUD 및 STU를 가동단 교각에 설치하게 되면, 철도차량의 제동하중을 가동단  교각으로 적절하게 분산하여 전달하게 되므로 기존교량에서 철도차량 제동하중에 대하여 교량의 강성을 증가시키는 가장 경제적인 방법임.



✔  장단점


하중감소 및 변위억제

LUD 또는 STU 설치로 고정단 교각에만 적용하는 부재력을 가동단 교각에서도 분담하므로 집중 하중이 감소하고 교량의 횡방향 강성의 증가로 구조물에 발생하는 변위응답을 감소시켜 구조물의 지진에 의한 손상을 방지.

상용 구조해석 프로그램 적용으로 최적화 설계

일반적인 상용 구조해석 프로그램으로 쉽게 해석할 수 있으며 구조물의 건설비를 경제적으로 절감.

공사비 절감 및 공사기간 단축

LUD 및 STU는 크기가 작고 설치가 용이하므로 받침전면 교체 공법보다는 성능향상 비용이 절감됨. 또한 기존교량 성능향상시 교통통제가 필요 없고 기존의 교량받침을 그대로 사용하면서 성능향상이 가능함.

유지관리 불필요

LUD 및 STU는 온도의존성이 거의 없어 장기하중(온도하중)에 대한 온도응력을 하부교각에 전달하지 않으며, 별도의 보조장치나 외부의 전력이 필요 없고, 큰 지진후에도 성능의 변화가 없기 때문에 계속적인 사용이 가능.

시험항목


✔  품질시험(Quality Control Test)





✔  선정시험(Prototype Test)






자료실