• Structural Engineering and Mechanics
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• 제48권6호
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• pp.809-822
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• 2013

Base isolation is widely used in seismic resisting buildings due to its low construction cost, high reliability, mature theory and convenient usage. However, it is difficult to design the isolation layer in high-rise buildings using the available bearings because high-rise buildings are characterized with long period, low horizontal stiffness, and complex re-distribution of the internal forces under earthquake loads etc. In this paper, a simple and innovative isolation bearing, named Teflon-based lead rubber isolation bearing, is developed to address the mentioned problems. The Teflon-based lead rubber isolation bearing consists of friction material and lead rubber isolation bearing. Hence, it integrates advantages of friction bearings and lead rubber isolation bearings so that improves the stability of base isolation system. An experimental study was conducted to validate the effectiveness of this new bearing. The effects of vertical loading, displacement amplitude and loading frequency on the force-displacement relationship and energy dissipation capacity of the Teflon-based lead rubber isolation bearing were studied. An analytical model was also proposed to predict the force-displacement relationship of the new bearing. Comparison of analytical and experimental results showed that the analytical model can accurately predict the force-displacement relationship and elastic shear deflection of the Teflon-based lead rubber isolation bearings.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.559-570
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• 2014

본 논문에서는 적층탄성받침과 납 고무받침을 대상으로 재료 및 기하비선형을 고려한 3차원 유한요소로 모델링하고 다양한 파라미터에 대한 압축 및 전단특성을 비교 분석하여 적층고무받침의 해석적 데이터베이스를 구축하였다. 유한요소해석에서 적층고무받침을 모델링하기 위해서 고무시편시험을 통해 고무의 응력-변형률 관계를 얻어내고 커브피팅을 이용하여 고무재료상수를 구하였다. 고무재료상수를 검증하기 위하여 실제 적층탄성받침 제품 시험과 유한요소해석을 비교함으로서 고무재료상수의 유효성을 확인하였다. 적층탄성받침과 납고무받침의 압축거동은 1차 형상계수에 따라서 가장 큰 영향을 받았으며, 전단거동은 2차 형상계수에 따라 크게 달라지는 것을 알 수 있었다. 또한 납의 직경이 증가할수록 납 고무받침의 수평강성과 에너지 소산능력이 증가하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제1권2호
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• pp.215-230
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• 2010

The main objectives of this work were to investigate the effects of the nonlinear behavior of the isolation pads on the seismic response of bridges with rubber bearings, and to identify when base isolation improved their seismic performance. To achieve these objectives a parametric study was conducted designing a set of bridges for three different soil types and varying the number of spans, span lengths, and pier heights. The seismic responses (accelerations, displacements and pier seismic forces) were evaluated for three different structural models subjected to three earthquakes with different dynamic characteristics. The first represented bridges without base isolation; the second corresponded to the same bridges including now rubber bearings as an isolation system, with linear elastic behavior that shifted the natural period of the bridge by a factor of 2 to 4. In the third model the seismic response of bridges supported on lead-Rubber bearings was studied accounting for the nonlinear behavior of the lead. The results show clearly the importance of the nonlinear behavior on the seismic performance of the bridges.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제6권1호
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• pp.1-15
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• 1998

Experimental work undertaken to investigate the behaviour of lead-rubber bearings under compression and a combination of compression and shear or rotation has been reported on elsewhere. However, it is difficult to determine the state of stress within the bearings in terms of the applied forces and the interaction between the lead plug and the steel shims and elastomeric layers. In order to supply some of the missing information about the stress-strain state within the bearings, an analytical study using the finite element method was carried out. The available experimental results were used to validate the model and although agreement was not as good as expected (on account of difficulties in modelling the lead plug), the analyses did provide some information about the state of the stress within the bearing.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.145-153
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• 2004

기존교량의 내진성능개선 및 신설교량의 지진보호에 납-고무 베어링은 좋은 효과를 보여주고 있다. 그러나 납-고무 베어링은 사용상에 있어 문제점이 있으며, 이를 개선하기 위하여 형상기억합금(shape memory alloy)을 이용한 면진장치를 본 연구에서 제시하였다. 3경간 연속 고속도로 강교량의 지진해석을 통하여 납-고무베어링과 고무베어링 및 형상기억합금 와이어와의 조합 면진장치의 지진거동을 비교하였다. 해석결과 형상기억합금 와이어+고무베어링 시스템이 납-고무베어링과 거의 유사한 거동을 보여주었으며, 특히 제시된 면진장치는 상대변위의 제어 및 잔류변형에 있어 기존의 납-고무 베어링에 비해 성능이 우수했다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.97-105
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• 2001

고무제품에 근간을 둔 면진장치는 상당한 저온효과와 약간의 변형도 속도효과를 보여준다. 면진장치의 비탄성거동에 영향을 미치는 이들의 속성은 면진장치의 거동을 정확히 모델링하기 위해 반드시 고려되어져야 하기 때문에, 고무와 납 모두에 영향을 미치는 저온효과와 변형도 속도효과를 고려할 수 있는 해석모델을 제시하였다. 얼린 면진장치를 일정 수직하중에서 수평방향 반복하중을 가한 실험결과들로부터 시스템 식별(SI : system identification)을 적용하여 해석모델에 필요한 고무와 납의 매개변수들을 구하였다. 제안된 해석모델은 면진장치의 거동을 유사하게 표현할 수 있음을 보여준다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 1998년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring 1998
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• pp.328-334
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• 1998

The characteristic tests for the reduced-scale lead rubber bearings are performed with three different diameters of lead plugs. The test frequencies are 0.05Hz and 0.5Hz of the sinusoidal waves. The roles of lead plugs in the behavior of lead rubber bearings are investigated. The shear-deformation characteristic values such as stiffness, damping and yield load values are increased according to the increase of the diameter of lead plugs. The high damping value can be obtained by increasing the diameter of lead plug.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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• pp.415-423
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• 2000

In this study, a computer program was developed for the seismic response analysis of the structures with base isolation bearings. On a 6-story steel frame structure isolated by lead rubber bearings and friction pendulum bearings, seismic response analyses using the developed program and commercial program and experiments were carried out. The results were compared one another and discussed.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.109-116
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• 2012

지진격리장치로서 납고무받침의 동적 특성은 주재료인 고무재료의 동적거동과 비선형 성질에 의존하고 있다. 역학적이나 환경적인 영향으로 인해 고무재료에 노화가 진행되고 결국에는 손상이 불가피하게 발생하게 된다. 고무재료의 노화의 주원인은 높은 온도에서 반응열로 인한 산화반응으로 알려져다. 이에 따라 납고무받침의 가속 열 노화실험을 수행하여 열 노화 전 후에 대해 받침의 특성값을 상호 비교하였다. 실험 결과 열 노화 현상은 전단강성과 에너지 감쇠 그리고 등가감소계수에 영향이 있음을 알 수 있었다. 또한 열 노화에 의한 동적특성의 저하를 실제 교량에 적용하여 납고무받침의 열 노화가 교량의 교각의 내진성능에 미치는 영향을 수치해석을 통해 비교분석하였다. 해석결과 납고무받침에 대하여 열 노화에 따른 기본 특성변화가 교량의 내진성능에 미치는 영향은 크지 않음을 알 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1126-1131
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• 2010

Experimental studies for the high damping rubber bearing, lead rubber bearing and natural rubber bearing, those are often used to improve the seismic capacity if the structure recently, are conducted to evaluate the seismic capacity of the seismic isolation bearings. The shear stiffness of the bearings decrease and the shear strain amplitude or the constant axial load level increase, but not sensitive to the strain rate effect. Bearings are strong for the axial compression but weak for the axial tension.