The vibration mitigation of structures under seismic loading is an important issue in the safety of structure. Base isolation is an effective solution to protect structures from seismic event. Among various kinds of base isolation systems, passive and active systems have their own limitations (e.g., poor adaptability in the passive system and large external power in the active system). The proposed smart base isolation system based on magneto-rheological (MR) elastomer eliminates the limitaion of passive and active base isolation. MR elastomers are one of the smart materials which can change their own stiffness depending on the magnitude of the applied magnetic field. A dynamic model of a MR elastomer was developed based on its dynamics characteristic test results and a 5-story structural model together with the dynamic model of a MR elastomer is used for investigating the feasibility of the smart base isolation system. A series of numerical simulations are performed to evaluate the effectiveness of the smart base isolation system under historic seismic excitations. The results show that the smart base isolation system outperforms the passive base isolation system in reducing the responses of the 5-stroy structure for the seismic excitations considered.
기초격리장치는 구조물을 지진하중이 유입되는 지반과 격리시켜 지진에 의한 영향을 줄여 교량이나 건물과 같은 대형구조물을 지진으로부터 보호하기 위해 가장 일반적으로 활용되고 있는 장치이다. 지금까지 많은 수동 및 능동 형태의 기초격리장치가 연구되어 왔는데, 수동형의 경우 다양한 지반입력에 대한 적응성이 부족하며 능동형의 경우 매우 큰 외부전원이 필요하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이런 기존 장치의 단점을 극복하고자 MR 엘라스토머 (MRE)를 이용한 새로운 형태의 스마트 기초격리 시스템을 제안하였다. MRE는 자성물질을 포함한 실리콘 혹은 고무로써 가해주는 자기장에 의해 강성이 변하는 스마트 재료이다. MRE를 이용한 기초격리 장치의 성능을 확인하기 위하여 먼저 MRE 시편을 제작하였고 이를 이용한 특성실험을 통해 MRE의 동적 모델을 구현하였다. 구성된 MRE의 동적 모델의 성능을 검증하기 위하여 2자유도 구조물을 구성하여 실험결과와 수치해석 결과를 비교 하였다. 이를 5층짜리 구조물 모델과 결합하여 다양한 역사지진하중을 이용하여 스마트 기초격리장치의 성능을 수치적으로 검증하였다. 수치해석 결과 제안된 시스템은 기존 수동형 시스템에 비해 구조물의 응답을 감소시키는데 더 효과적임을 확인하였다.
