• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.115-122
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• 2005

This study analyzed the characteristics of four kinds of bridge rubber pads and suggested how to determine the stiffness the pads. The stiffness of rubber pads can be estimated by a direct static test. In the procedure to estimate the stiffness of a pad, the dead load(preload) of a bridge and live load of a vehicle are considered. The polyurethane rubber pads have larger hardness than natural and chloroprene rubber pads and thus carry larger load bearing capacity. In addition, they showed higher stiffness with the same shape factor than the others and thus are more avaliable as for bridge bearings. Although natural and chloroprene rubber pads are elongated to large deformation in horizontal direction due to vertical loads, polyurethane rubber pads almost do not generate horizontal deformation due to vertical loads regardless to the thickness and hardness of the pads. Therefore, they do not need reinforced plate to restrict horizontal deformation.

• Smart Structures and Systems
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• 제8권4호
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• pp.399-412
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• 2011

This study compares the performance of two smart isolation systems that utilize superelastic shape memory alloys (SMAs) for seismic protection of bridges using energy balance concepts. The first isolation system is a SMA/rubber-based isolation system (SRB-IS) and consists of a laminated rubber bearing that decouples the superstructure from the bridge piers and a SMA device that provides additional energy dissipation and re-centering capacity. The second isolation system, named as superelastic-friction base isolator (S-FBI), combines the superelastic SMAs with a flat steel-Teflon bearing rather than a laminated rubber bearing. Seismic energy equations of a bridge structure with SMA-based isolation systems are established by absolute and relative energy balance formulations. Nonlinear time history analyses are performed in order to assess the effectiveness of the isolation systems and to compare their performance. The program RSPMatch 2005 is employed to generate spectrum compatible ground motions that are used in time history analyses of the isolated bridge. Results indicate that SRB-IS produces higher seismic input energy, recoverable energy and base shears as compared to the S-FBI system. Also, it is shown that combining superelastic SMAs with a sliding bearing rather than rubber bearing significantly reduce the amount of the required SMA material.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.361-374
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• 2016

이 연구는 대표적인 면진장치인 납고무베어링(LRB)의 유한요소모델의 신뢰성을 향상시키기 위하여 주재료인 고무의 재료특성에 대하여 연구하였다. 고무는 일반적인 탄성재료와는 달리 대변형, 비선형특성을 가지는 초탄성 재료이다. 본 연구에서는 고무를 초탄성 재료로 가정하고 그의 재료특성을 변형률에너지함수로 표현하여 LRB의 유한요소모델을 개발하였다. 연구를 위하여 여러 변형률에너지함수 중 몇 가지를 선별하고 이를 이용하여 고무의 재료특성을 예측하였다. 변형률에너지함수를 이용하여 결정된 고무의 재료특성과 표준적인 납의 재료특성을 이용하여 LRB의 유한요소모델을 개발하고, 수평방향과 수직방향의 힘-변위 관계를 해석하였다. LRB의 유한요소모델을 통하여 해석으로 예측한 수평과 수직방향 강성을 실험결과와 비교함으로써 개발된 유한요소모델의 적합성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.601-611
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• 2016

최근 빈번하게 발생하는 크고 작은 지진에 대비하여 구조물의 지진에 대한 안전성을 확보하기 위한 방안으로 지진격리시스템을 이용한 연구개발과 사용이 점차 증가하고 있다. 지진격리시스템의 하나인 고감쇠 고무받침(HDRB)는 특수한 고감쇠 고무(HDR)를 이용한 적층형 고무받침으로서 유사 지진격리장치인 납 고무받침에 비해 감쇠기능이 다소 떨어지는 단점이 있어 활용도가 높지 않았다. 그러나, 고감쇠 고무받침은 재료와 형상이 유사한 천연고무받침의 비해 우수한 감쇠력을 가지고 있으며 기존 납 고무받침의 경우 납의 유해성이 문제되어 납을 사용하지 않은 고감쇠 고무받침에 대한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 고감쇠 고무받침을 대상으로 압축응력 의존성 및 주파수 의존성, 반복하중 의존성 등 다양한 특성에 대하여 실험을 실시하였다. 그리고 여러 계기지진파 상태에서 고감쇠 고무받침의 내진성능을 평가하기 위해 진동대 실험과 분석을 수행하였다. 축소교량에 고감쇠 고무받침을 적용한 모델을 사용했고, 지진격리와 비 지진격리로 구분하여 진행하였다. 그 결과 고감쇠 고무받침을 적용할 경우 비 지진격리의 경우에 비해 높은 감쇠효과를 보였으나 Mexico City와 같은 연약지반의 구조물에 지진격리를 적용할 경우 오히려 구조물의 응답이 증가하는 양상을 나타내 지진격리장치 적용성에 주의해야 할 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제16권4호
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• pp.503-529
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• 2015

Traditionally, multi-story buildings are designed to provide stiffer structural support to withstand lateral earthquake loading. Introducing flexible elements at the base of a structure and providing sufficient damping is an alternative way to mitigate seismic hazards. These features can be achieved with a device known as an isolator. This paper covers the design of base isolators for multi-story buildings in medium-risk seismicity regions and evaluates the structural responses of such isolators. The well-known tower building for police personnel built in Dhaka, Bangladesh by the Public Works Department (PWD) has been used as a case study to justify the viability of incorporating base isolators. The objective of this research was to establish a simplified model of the building that can be effectively used for dynamic analysis, to evaluate the structural status, and to suggest an alternative option to handle the lateral seismic load. A finite element model was incorporated to understand the structural responses. Rubber-steel bearing (RSB) isolators such as Lead rubber bearing (LRB) and high damping rubber bearing (HDRB) were used in the model to insert an isolator link element in the structural base. The nonlinearities of rubber-steel bearings were considered in detail. Linear static, linear dynamic, and nonlinear dynamic analyses were performed for both fixed-based (FB) and base isolated (BI) buildings considering the earthquake accelerograms, histories, and response spectra of the geological sites. Both the time-domain and frequency-domain approaches were used for dynamic solutions. The results indicated that for existing multi-story buildings, RSB diminishes the muscular amount of structural response compared to conventional non-isolated structures. The device also allows for higher horizontal displacement and greater structural flexibility. The suggested isolation technique is able to mitigate the structural hazard under even strong earthquake vulnerability.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1999년도 춘계학술대회논문집
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• pp.229-232
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• 1999

The seismic isolation technology has appeared to be increasingly necessary for highway brides LNG tank nuclear power plant and building structures in view of recent frequent earthquake vibrations in Korea. Also high-technology industries required effective seismic protection. The LRB(Lead Rubber Bearing) systen has been counted as the most effective way for seismic isolation which is now under development and widely used in industries. Hear the commercial FEM software for nonlinear analysis MARC has provided force-displacement curves on the rubber system. The analysis has been carried out about four cases ; 29.5mm and 59mm horizontal dislacements with/without a center hole. The unknown constants of the strain energy function of Ogden model have been obtained by a tension test,

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.303-309
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• 2011

적층고무받침은 지진격리 교량에서 면진장치로 주로 사용되고 있으며, 지진격리 설계시 적층고무받침의 성능 및 거동특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 적층고무받침의 주요 평가요소로는 압축 및 전단특성 그리고 인장특성으로 구분된다. 이 요소 중 압축특성 및 전단특성에 대한 특성실험 결과는 많으나, 인장특성에 대한 자료는 충분하지 않다. 이에 따라 본 연구에서는 인장하중을 받는 적층형 고무받침의 특성에 대해 연구를 수행하였다. 적층고무받침의 인장시험은 형상계수 및 전단변형 변화에 따른 기계적 특성에 대하여 검토하였다. 실험결과 인장변형이 증가 할수록 인장이력곡선은 비선형 특성을 보이며, 단순인장시험결과 300%이상 인장변형 후 파괴되었다. 반면에 전단변형된 상태에서 인장파괴는 약 40%이상의 인장변형 후 파괴되었다. 또한 형상계수가 낮을수록 극한인장 파괴성능이 저하되었다. 이와 같은 결과는 명확하지는 않지만 고무 층이 3축 인장 받을 경우 내부공극에 의해 균열이 확장되어 파괴가 발생하는 것으로 추측된다. 본 연구결과는 지진격리 구조물 설계시 인장하중에 대한 기초자료로 충분히 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.95-102
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• 2021

유연한 고무재료를 사용하는 탄성받침은 최근 교량의 내진보강용으로 많이 적용되고 있다. 그러나 다양한 요인에 의하여 고무재료의 노화가 진행되고 이로 인해 탄성받침의 전단강성에 변화가 생기고 이는 교량의 내진성능에 영향을 미친다. 천연고무를 대상으로 노화촉진시간과 노출시간을 변수로 하여 노화촉진시험을 수행하여 전단특성의 변화를 분석하였다. 노화가 진행될수록(노화촉진온도 및 노출시간이 증가할수록) 최대전단응력과 전단변형율은 감소한다. 또한 동일한 전단변형률에서 전단강성이 크게 증가한다. 이는 고무재료가 경화됨을 의미하며 탄성받침의 내진성능이 저하되는 것을 암시한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권6호
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• pp.1-10
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• 2001

본 연구에서는 수평전단시험을 통하여 LRB(lead-rubber hearing)의 동적 특성을 분석하였다. 10ton 및 200ton 용량의 LRB를 이용하여 수평전단시험을 수행한 결과 LRB의 동적 특성은 수평하중의 재하속도, 연직하중의 크기 및 전단변형률 등에 따라 크게 달라지는 것으로 나타났다. 세장비가 큰 면진장치에 과도한 변형을 가할 경우 내부 납심에 소성한지가 발생되어 납심이 파괴되는 것으로 나타났다. 따라서 면진구조물의 설계 및 해석 시에는 지진응답과 재하하중의 크기에 따라서 달라지는 LRB의 기계적 특성치를 적용하여 안전한 설계가 이루어질 수 있도록 하여야 한다.

• Computers and Concrete
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• 제13권5호
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• pp.603-619
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• 2014

Soft storey buildings are characterised by having a storey that has a large amount of open space. This soft storey creates a major weak point during an earthquake. As the soft stories are typically associated with retail spaces and parking garages, they are often on the lower levels of tall building structures. Thus, when these stories collapse, the entire building can also collapse, causing serious structural damage that may render the structure completely unusable. The use of special soft storey is predominant in the tall building structures constructed by several local developers, making the issue important for local building structures. In this study, the effect of the incorporation of an isolator on the seismic behaviour of tall building structures is examined. The structures are subjected to earthquakes typical of the local city, and the isolator is incorporated with the appropriate isolator time period and damping ratio. A FEM-based computational relationship is proposed to increase the storey height so as to incorporate the isolator with the same time period and damping ratio for both a lead rubber bearing (LRB) and high-damping rubber bearing (HDRB). The study demonstrates that the values of the FEM-based structural design parameters are greatly reduced when the isolator is used. It is more beneficial to incorporate a LRB than a HDRB.