• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권3호
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• pp.407-416
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• 2021

Seismic isolation is one of the best-advanced methods for controlling seismic vibrations in buildings, bridges and nuclear facilities. A new Friction Multi-Layer Elastomeric Seismic Isolator (FMESI) has been modeled, analyzed and investigated by ABAQUS finite element analysis software and then, compared to real models. A number of friction cores have been used instead of the lead core therefore, some of the previous isolator problems have been almost resolved. Moreover, Studies show that the proposed isolator provides suitable initial stiffness and acceptable hysteresis behavior under different vertical and horizontal loading conditions and also internal stresses in different layers are acceptable. Also, as a result, the initial stiffness and overall area of the curves increase, as friction coefficients of the cores increase, although the frictional coefficients must be within a certain range.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.69-76
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• 2010

적층고무 면진장치의 전단강성 뿐만 아니라 인장강성 및 압축강성을 실험적으로 구한 후 비선형 해석 프로그램을 이용하여 면진장치를 모델링 하였다. 수평력을 받는 면진된 골조의 면진장치에 전도에 의한 인장응력이 발생되게 하기 위하여 큰 초기변위를 부여한 자유진동 실험을 해석적으로 수행하였다. 적층고무 면진장치는 인장에 약하기 때문에 면진장치에서의 들림 현상을 해석적으로 구하기 위하여 면진장치의 수직방향 강성들이 해석 모델에 적절히 반영되어야 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권10호
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• pp.2026-2033
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• 2002

The purpose of this study is to investigate the effect of mechanical properties of the FREI using horizontal stiffness and vertical stiffness by experiments. Two kinds of FREI are designed and fabricated. The steel plates of SREI are replaced with fibers in order to reduce the cost of fabrication and installation. At first, the Nylon fiber is adopted as feasibility study of FREI. The experimental results of Nylon FREI and SREI show that the vertical stiffness of Nylon FREI is lower than SREI, and effective damping is two times higher than SREI. Carbon is adopted, by these rusults, as strong reinforcement than Nylon and full scale of carbon FREI was designed and fabricated. By the experimental test results, it is shown that the vertical stiffness of carbon FREI is three times higher than SREI, and two times higher in effective damping. As a result, the proposed FREI can replace the SREI as a seismic isolator.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권1호
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• pp.31-47
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• 2017

As a relatively new type of multi-layered rubber-based seismic isolators, fiber-reinforced elastomeric isolators (FREIs) are composed of several thin rubber layers reinforced with flexible fiber sheets. Limited analytical studies in literature have pointed out that "warping" (distortion) of reinforcing sheets has significant influence on buckling behavior of FREIs. However, none of these studies, to the best knowledge of authors, has investigated their warping behavior, thoroughly. This study aims to investigate, in detail, the warping behavior of strip-shaped FREIs by deriving advanced analytical solutions without utilizing the commonly used "pressure", incompressibility, inextensibility and the "linear axial displacement variation through the thickness" assumptions. Studies show that the warping behavior of FREIs mainly depends on the (i) aspect ratio (shape factor) of the interior elastomer layers, (ii) Poisson's ratio of the elastomer and (iii) extensibility of the fiber sheets. The basic assumptions of the "pressure" method as well as the commonly used incompressibility assumption are valid only for isolators with relatively large shape factors, strictly incompressible elastomeric material and nearly inextensible fiber reinforcement.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권6호
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• pp.1-6
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• 2002

기존의 면진 기술을 일반건물에 적용하기 위해서는 낮은 가격과 낮은 무게로 면진 탄성받침 이 제작 및 공급되어야 할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 일반건물에 면진 기술을 적용하기 위한 방법으로 기존의 적층고무 면진 탄성받침에 철판을 대체하여 섬유로 보강하고, 고무와 섬유의 층으로 구성된 스트립형의 면진 탄성받침을 제안하였다. 또한 제안한 섬유보강 면진 탄성받침을 설계 및 제작하여 수직실험과 수평실험을 수행하여 그 성능을 검증하였다. 따라서, 스트립형의 면진 탄성받침이 제작가능하며, 필요한 크기로 절단이 가능함을 보였다. 또한 수평 실험 수직 실험을 통하여 기존의 적층고무 면진 탄성받침을 대체하여 사용할 수 있음을 보였다. 이 연구결과로 인해 스트립형의 섬유보강 면진 탄성받침이 저가건물에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권3호
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• pp.395-410
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• 2014

Fiber Reinforced Elastomeric Bearings (FREBs) are a relatively new type of laminated bearings that can be used as seismic/vibration isolators or bridge bearings. In an unbonded (U)-FREB, the bearing is placed between the top and bottom supports with no bonding or fastening provided at its contact surfaces. Under shear loads the top and bottom faces of a U-FREB roll off the contact supports and the bearing exhibits rollover deformation. As a result of rollover deformation, the horizontal response characteristics of U-FREBs are significantly different than conventional elastomeric bearings that are employed in bonded application. Current literature lacks an efficient analytical horizontal stiffness solution for this type of bearings. This paper presents two simplified analytical models for horizontal stiffness evaluation of U-FREBs. Both models assume that the resistance to shear loads is only provided by an effective region of the bearing that sustains significant shear strains. The presented models are different in the way they relate this effective region to the horizontal bearing displacements. In comparison with experimental results and finite element analyses, the analytical models that are presented in this paper are found to be sufficiently accurate to be used in the preliminary design of U-FREBs.

• Advances in Computational Design
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• 제2권1호
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• pp.43-56
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• 2017

The aim of this paper is to develop software for designing of steel reinforced elastomeric isolator (SREI) according to American Association for State Highway and Transportation Officials Load and Resistance Factor Design (AASHTO LRFD) Specifications. SREI is used for almost all bridge types and special structures. SREI-structures interface defines support boundary conditions and may affect the seismic performance of bridges. Seismic performance of the bridge is also affected by geometrical and materials properties of SREI. The selection of SREI is complicated process includes satisfying all the design constraints arising from code provisions and maximizing performance at the lowest possible cost. In this paper, design stage of SREI is described up to AASHTO LRFD 2012. Up to AASHTO LRFD 2012 analysis and design program of SREI performed different geometrical and material properties are created with C# object-oriented language. SREI-CAD, name of the created software, allows an accurate design for economical estimation of a SREI in a short time. To determine types of SREI effects, two different types of bearings, rectangular and circular with similar materials and dimension properties are selected as an application. Designs of these SREIs are completed with SREI-CAD. It is seen that ensuring the stability of circular elastomer bearing at the service limit state is generally complicated than rectangular bearing.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.409-416
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• 2002

기존의 면진 기술을 일반건물에 적용하기 위해서는 낮은 가격과 낮은 무게로 면진 베어링이 제작 및 공급되어야 한다. 이에 본 논문에서는 일반건물에 면진 기술을 적용하기 위한 방법으로 기존의 적층고무 면진 베어링에 철판을 대체하여 섬유로 보강하고, 고무와 섬유의 층으로 구성된 벨트 타입의 면진 베어링을 제안하였다. 또한 제안한 섬유보강 면진 베어링을 설계 및 제작하여 수직실험과 수평실험을 수행하여 그 성능을 검증하였다. 따라서, 스트립형의 면진 베어링이 제작가능하며 일반건물의 필요한 크기로 절단이 가능함을 보였다. 또한 수평 실험 수직 실험을 통해서 기존의 적층고무 면진 베어링을 대체하여 사용할 수 있는 결과를 보였다. 이와 같은 결과를 통해서 일반건물에 낮은 무게와 낮은 가격의 면진 베어링을 공급할 수 있음을 보였다. 이 연구결과로 인해 스트립형의 섬유보강 면진 베어링이 저가건물에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.311-318
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• 2020

본 논문에서는 모듈화(Module)된 부품을 활용한 탄성받침 성능개선기법에 대하여 소개하였다. 각각의 모듈화된 장치들이 지진 강도 및 이동 변위에 따른 단계별 거동을 함으로써 받침의 성능을 개선하게 된다. 모듈화된 장치들은 초기전단저항 블럭, 완충장치, 변위수용가이드, 낙교방지블럭이 있으며, 탄성받침에 추가적으로 적용되었다. 이 장치는 지진의 규모에 따라 4단계로 거동하며, 1차로 설계변위를 수용하고, 2차, 3차에서는 대규모 지진을 수용하며, 4차로는 대규모의 지진에 대해서 낙교방지가 가능하도록 설계되어 탄성받침의 용량 제한을 증가시킨다. 본 논문에서는, 개발기술인 PRB 지진격리장치를 유한요소해석을 통해 해석하여 격리장치의 이론적인 거동이 구현되는지와, 대규모 지진에 해당하는 하중을 견딜 수 있는지 확인하였다. 그리고 이를 바탕으로 실험을 통해 성능평가를 진행하여 두 결과의 비교 분석을 통해 PRB 지진격리장치가 탄성받침의 성능을 개선할 수 있는지 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.19-26
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• 2021

교량 받침장치부는 상부구조의 수직하중을 지지하여 하부구조에 전달하고, 교량의 붕괴사고를 방지하는 역할을 한다. 하지만, 포항지진에 의하여 총 12개 도로교량의 받침장치 몰탈 파손, 받침장치 파손 및 쐐기 손상이 보고되었다. 본 연구에서는 지진시 교량 받침장치부의 구조 시스템 특성을 고려하여 교각의 코핑부와 무수축몰탈을 포함한 면진받침 장치 실험체의 전단 거동특성 및 손상모드를 평가하였다. 받침장치 쐐기에 대한 영향을 확인하기 위하여 쐐기 설치 유무를 변수로 설정하였으며, 압축-전단 실험을 실시하여 면진장치의 전단 거동특성과 손상모드를 확인하였다. 또한 유한요소해석을 통하여 받침장치의 거동특성 및 각 구성요소별 손상원인을 분석하였다. 실험결과, 쐐기의 충돌 및 손상 발생 이후 급격한 하중변화가 발생하였으며, 받침장치와 무수축몰탈 경계부를 따라 균열이 발생하였다. 쐐기 유무에 따른 쐐기, 앵커 소켓 및 무수축볼탈의 응력거동을 비교함으로써 지진시 교량받침장치부의 손상원인을 규명하였다.