고속도로 혁신기술 인증센터 번역(영어 원본)The Highway Innovative Technology Evaluation Center (HITEC) serves as a clearinghouse for implementing highway innovation by providing nationally-focused, collaborative evaluations of new products and technologies.
This report, Evaluation Findings for R. J. Watson Sliding Isolation Bearings, presents the results of a detailed evaluation for one technology out of eleven that were evaluated in this program. The evaluations were designed to test the performance of seismic isolators and dampers produced by several manufacturers.
CHAPTER 1
Introduction
The evaluation program for seismic isolation and energy dissipating devices was developed and executed to provide the bridge community with information and data on the dynamic performance and quality of full scale seismic isolation and energy dissipating devices designed for highway bridge applications.
Although the concept of isolation and the testing of seismic isolation devices to characterize fundamental properties is not new, the dynamic testing of full scale seismic isolation devices on a national scale has not been conducted until now.
Advances in seismic isolation technology and the potential benefits seismic isolation offers have generated much interest in recent years. However, the lack of independent, full scale dynamic characterization data and the correlation with scaled data has kept many public agencies from benefiting from what appeared to be promising technology.
In response to the heightened interest within the bridge community and the potential benefits seismic isolation offers, FHWA, Caltrans, and HITEC developed a national evaluation program for seismic isolation and energy dissipating devices.
The objectives of the evaluation program were to:
1) Implement a program of full scale dynamic testing sufficient to characterize the fundamental properties and performance characteristics of the devices evaluated;
2) Provide guidance on the selection, use, and design of seismic isolation and energy dissipating devices for different levels of performance; and
3) Help with the development of suggested guide specifications for the use of seismic isolation and energy dissipating devices in new bridges and retrofit projects.
The evaluation program examined characteristics such as:
* Range
* Capacity
* Resilience
* Performance under service and dynamic loads
* Energy dissipation
* Functionality in extreme environments
* Resistance to accelerated aging
* Predictability of response
* Fatigue and wear
* Size effects
These properties provide the bridge designer with critical information on the suitability of the devices for specific design applications and also provide insight into the reliability, longevity, and predictability of response. Furthermore, the program addressed the ability of the vendor or manufacturer to provide a quality product and predict product response.
Acceptable ranges or limits were not established for isolator or energy dissipater test performance since these requirements are typically specified on a project-by-project basis. However, target values were defined for selected parameters so that the manufacturer could provide the appropriate component for testing.
This Evaluation Findings Report summarizes and presents data collected during the HITEC Isolator and Energy Dissipater Characterization Program (HITEC Evaluation Plan) on the five isolators submitted by R. J. Watson, Inc. (RJW) . The Report describes the performance characteristics of the units that were evaluated.
This report is one of 14 reports produced in conjunction with this evaluation. Please refer to the Preface for a listing of available reports.
CHAPTER 2
Test Article Description
2.1 Description of Device
The EradiQuake System (EQS) isolator manufactured by RJW is a steel and composite sliding bearing. The isolator consists of a disk bearing supporting a bearing block which houses polyurethane springs (Mass Energy Regulator [MER]) and a polytetrafluoroethylene (PTFE) disk that slides on a stainless steel sole plate. The sole plate has a perimeter reaction plate (guide box) that transfers lateral load from the supported structure through the MER to the disk bearing shear pin that is connected to the masonry plate. During an earthquake, the sole plate slides on the PTFE disks and compresses the MER. The device is designed to reduce earthquake forces by allowing the structure to translate and by absorbing energy through friction.
RJW manufactured and submitted five isolators for evaluation. Figure 2.1 consists of a photograph of one of the seismic isolators submitted by RJW for evaluation. Figures 2.2, 2.3, and 2.4 show dimensional drawings of the 150 kip, 500 kip, and 750 kip isolators, respectively.
Table 2.1 summarizes the RJW design parameters and physical characteristics of the five isolators submitted for evaluation.
2.2 Manufacturers Data Package
The Evaluation Panel requested that each manufacturer submit a data package containing test results, working drawings, and any other data deemed necessary to assess the suitability of the manufacturing process. Manufacturers were required to provide this documentation prior to evaluation. Submitted information included:
n WORKING DRAWINGS representing the test article (TA) and the device that the manufacturer intended to market showing all manufacturing details, dimensions, and allowable tolerances
n MATERIAL SPECIFICATIONS AND DATA for all components/parts with accompanying American Society for Testing and Materials (ASTM) specifications necessary to identify the test articles for future applications. (Companies that supplied test articles manufactured to foreign standards were required to submit the closest ASTM
equivalent specifications.)
n MATERIAL CERTIFICATIONS confirming that the materials used in manufacturing the test articles adhere to the material specifications.
n PERFORMANCE PREDICTIONS and supporting design calculations.
n ENVIRONMENTAL TEST DATA concerning each device’s resistance to aging, ultraviolet light, ozone, salt spray, moisture, sand, and dust.
n CERTIFICATE OF COMPLIANCE confirming that the test article conforms to the submitted working drawings, material specifications, allowable manufacturing tolerances, and the quality control plan. (The certificate should be supported by copies of test results performed on the devices and materials test reports for the component
materials.)
n NAME(S) AND LOCATION(S) OF THE MANUFACTURER.
n QUALITY CONTROL PROGRAM SUMMARY describing the quality control procedures employed during the manufacturing process.
Table 2.2 summarizes the actual data package received from RJW.
Manufacturers were required to review ETEC’s test matrix prior to testing. |
고속도로 혁신기술 인증센터 번역(한국어 번역본)미국 고속도로 혁신기술 인증센터 (The Highway Innovative Technology Evaluation Center, HITEC)는 신제품과 신기술에 대한 국내 중심의 공동 평가를 통해 고속도로 혁신을 달성하기 위한 정보센터의 역할을 한다.
본 보고서 R.J. Watson사의 미끄럼 받침 평가 결과는 본 프로그램에서 평가된 11개 기술 가운데 한 가지 기술을 상세하게 평가한 결과이다.
머리말
지진 격리 및 에너지 소산 장치 평가 프로그램은 교량 커뮤니티에 고속도로 교량용으로 설계된 풀 스케일 지진 격리 및 에너지 소산 장치의 동적 성능과 품질에 관한 정보 및 자료를 제공하고자 개발, 실행되었다.
기본적인 특성을 규명하기 위한 격리 개념과 지진 격리시스템 테스트는 새로운 것이 아니지만, 국가 규모의 풀 스케일 지진 격리시스템 동적 테스트는 현재까지 시행된 바가 없다.
지진 격리 기술의 진보와 지진 격리를 통해 제공될 수 있는 혜택은 최근 몇 년 간 많은 관심을 불러 일으켰다. 그러나 독자적인 풀 스케일 동적 특성 자료와 스케일을 조정한 자료와의 상관관계의 부족으로 많은 공공기관들은 유망하다고 여겨지는 기술의 혜택을 받지 못했다.
교량 커뮤니티 내의 높아진 관심과 지진 격리시스템이 제공할 수 있는 혜택과 관련해 FHWA, Caltrans, HITEC는 지진 격리 및 에너지 소산 장치에 대한 국내 평가 프로그램을 개발하였다.
평가 프로그램의 목적은 다음과 같다.
1) 평가된 장치의 기본적인 특성과 성능 특성을 규명하기에 충분한 풀 스케일 동적 테스트 프로그램 실행
2) 상이한 성능 수준에 따라 지진 격리 및 에너지 소산 장치의 선별, 사용, 설계에 관한 지침 제공
3) 새로운 교량 건설 및 보강 프로젝트 시 장치의 이용과 관련해 권고된 지침 규격 개발 지원
평가 프로그램에서는 다음과 같은 특성들을 조사하였다.
◼ 범위
◼ 극치 환경에서의 기능성
◼ 용량
◼ 가속 노화 저항성
◼ 복원력
◼ 응답 예측성
◼ 사용 시 성능과 동적 하중
◼ 피로 및 마모
◼ 에너지 소산
◼ 크기 효과
이러한 특성들은 교량 설계자에게 특정 설계에 대한 장치의 적합성과 관련해 중요한 정보를 제공해 주며, 신뢰성, 장수 수명, 응답 예측성을 이해할 수 있게 해준다. 또한 프로그램에서는 품질이 우수한 제품을 제공하고 제품 응답성을 예측하기 위해 벤더나 제조업체의 역량도 다루었다.
격리 받침이나 에너지 소산시스템 테스트 성능과 관련해 허용 가능한 범위나 한도는 확립하지 않았다. 이러한 요건들은 일반적으로 프로젝트에 따라 규정되기 때문이다. 그러나 제조업체에서 테스트에 적합한 컴포넌트를 제공받을 수 있었으므로 선별된 파라미터에 대한 목표값은 규정하였다.
본 평가 결과 보고서는 R.J. Watson사 (RJW)에서 제출한 다섯 개의 격리 받침에 대한 HITEC 격리 받침 및 에너지 소산시스템 특성 규명 프로그램 (HITEC 평가 계획)을 실시하는 동안 수집된 자료들을 간략하게 설명하고 제시한다. 보고서는 평가된 유닛의 성능 특성을 기술한다. 본 보고서는 이러한 평가와 함께 작성된 14개 보고서 가운데 하나이다. 이용 가능한 보고서 목록은 서문을 참조하도록 한다.
2 테스트 품목 설명
2.1 장치 설명
RJW에서 제조한 EradiQuake System (EQS) 격리 받침은 강합성 미끄럼 받침이다. 격리 받침은 폴리우레탄 스프링 (매스 에너지 조절장치, Mass Energy Regulator [MER])이 내장된 베어링 블록을 지지해 주는 디스크 베어링과 스테인리스스틸 소울 플레이트 위에서 움직이는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 디스크로 구성되어 있다. 소울 플레이트에는 MER을 통해 지지되는 구조물의 수평 하중을 매손리 플레이트와 연결된 디스크 베어링 전단핀으로 전달하는 주변 반응 플레이트 (가이드 박스)가 있다. 지진이 발생하는 동안, 소울 플레이트는 PTFE 디스크 위에서 움직이며 MER을 압박한다. 장치는 구조물이 마찰을 통해 에너지를 흡수하고 변환해 지진 하중을 감소시키도록 설계된다.
RJW는 평가를 위해 다섯 개의 분리 받침을 제조하고 제출하였다. 그림 2.1은 RJW가 평가를 위해 제출한 지진 분리 받침 가운데 하나의 사진이다. 그림 2.2, 2.3, 2.4는 각각 150 kip, 500 kip, 750 kip의 입체 도면이다.
표 2.1은 평가를 위해 제출한 다섯 개 분리 받침의 RJW 설계 파라미터와 물리적 특성을 간략하게 설명한 것이다.
2.2 제조업체의 자료 패키지
평가 패널은 각 제조업체에 테스트 결과, 제작도, 제조 공정의 적합성을 평가하는데 필요할 것이라 여겨지는 기타 자료들로 구성된 자료 패키지를 제출해 줄 것을 요청하였다. 제조업체들은 평가를 실시하기 전에 이러한 문서를 제공해야 했다. 제출된 정보에는 다음이 포함되었다.
◼ 제조업체가 시판하고자 한 테스트 품목 (TA)과 장치의 상세한 제조 사항, 치수, 허용 공차를 알 수 있는 제작도
◼ 차후 용도를 위해 테스트 품목을 식별하는데 필요한 미국 시험재료학회 (American Society for Testing and Materials, ASTM) 규격서를 포함해 모든 컴포넌트/부품의 재료 규격서 및 자료. (외국 표준에 따라 제조된 테스트 품목을 공급한 기업들은 ASTM과 가장 유사한 규격서를 제출해야 한다)
◼ 테스트 품목을 제조하는데 이용된 재료가 재료 규격에 부합함을 확인할 수 있는 재료 인증서
◼ 성능 해석 및 이를 입증하는 설계 계산
◼ 각 장치의 노화, 자외선, 오존, 염수 분무, 습기, 모래, 먼지 저항성에 관한 환경 테스트 자료
◼ 테스트 품목이 제출된 제작도, 재료 규격서, 허용 제조 공차, 품질 관리 계획에 부합하는지를 확인할 수 있는 적합성 인증서. (컴포넌트 재료에 관한 재료 테스트 보고서 사본과 장치를 대상으로 실시한 테스트 결과 사본을 통해 인증서를 입증해야 한다)
◼ 제조업체명(들)과 위치(들)
◼ 제조 공정 시 사용된 품질 관리 절차를 설명하는 품질 관리 프로그램 개요
표 2.2는 RJW가 제출한 실제 자료 패키지를 간략하게 설명한 것이다.
제조업체들은 테스트를 실시하기 전에 ETEC의 테스트 매트릭스를 검토해야 한다. |
