• Earthquakes and Structures
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• 제13권2호
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• pp.119-130
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• 2017

This paper presents a numerical investigation on the seismic behavior of isolated bridges with supplemental viscous damping. Usually very large displacements make seismic isolation an unfeasible solution due to boundary conditions, especially in case of existing bridges or high risk seismic regions. First, a suggested optimal design procedure is introduced, then seismic performance of three real bridges with different isolation systems and damping levels is investigated. Each bridge is studied in four different configurations: simply supported (SSB), isolated with 10% damping (IB), isolated with 30% damping (LRB) and isolated with optimal supplemental damping ratio (IDB). Two of the case studies are investigated under spectrum compatible far-field ground motions, while the third one is subjected to near-fault strong motions. With respect to different design strategies proposed by other authors, results of the analysis demonstrated that an isolated bridge equipped with HDLRBs and a total equivalent damping ratio of 70% represents a very effective design solution. Thanks to confirmed effective performance in terms of base shear mitigation and displacement reduction under both far field and near fault ground motions, as well as for both simply supported and continuous bridges, the suggested control system provides robustness and reliability in terms of seismic performance also resulting cost effective.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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• pp.178-185
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• 1999

Minimum life-cycle cost helps to evaluate cost effectiveness of base-isolated bridges under specific condition. Life-cycle cost mainly consists of the initial construction cost and the expected damage cost. Damage cost estimation needs proper model of input ground motion failure probability evaluation method and limit states definition. We model the input ground motion as spectral density function compatible with the response spectra defined at each seismicity and site condition. Spectrum analysis and crossing theory is suitable for reseating calculation of failure probabilities in the process of cost minimization. Limit states of base-isolated bridges re defined for superstructure isolator and pier respectively The method is applied to both base-isolated bridges and conventional bridges under the same conditions to investigate cost effectiveness of base isolation in low and moderate seismic region. the results show that base-isolation of bridges are more effective in low and moderate seismic region and that the site effects on the economical efficiency may not be negligible in such a region.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권12호
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• pp.1340-1346
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• 2005

In this study, based on shaking table test results on a seismically isolated bridge model, an inelastic numerical model is refined by using Bouc-Wen model representing the hysteretic behavior of isolators. Seismic responses of isolated bridges are numerically investigated varying with relative stiffness ratio(RSR), which is a ratio of the effective stiffness of isolator to the lateral stiffness of bridge pier, From the results, it is found that an adequate range of relative stiffness ratio could be defined for seismic design of isolated bridges without considering the flexibility of piers.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
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• pp.662-665
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• 2004

In this paper, based on shaking table test results on a seismically isolated bridge model, an inelastic numerical model is refined by using Bouc-Wen model representing the hysteretic behavior of isolators. Seismic responses of isolated bridges are numerically investigated varying with relative stiffness ratios, which is a ratio of the effective stiffness of isolator to the lateral stiffness of bridge pier. From the results, it is found that an adequate range of relative stiffness ratio could be defined for seismic design of isolated bridges without considering the flexibility of piers.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.33-42
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• 2007

This paper describes the state-of-the art research activities on seismic isolation systems for improving the seismic capacities of the bridges in Korea. Though Korea is located in a region of low-to-moderate seismicity, the construction of seismic isolation systems has increased rapidly. The application of seismic isolation system has become popular worldwide because of its stable behavior and economical construction especially for bridge structures. Since optimal reliability level of isolated bridges can be determined as the one that provides the highest net life-cycle benefit to society, or the minimum Life-Cycle Cost (LCC), an optimal design procedure based on minimum LCC concept is more expedient for the design of seismically isolated bridges in areas of low-to-moderate seismicty. To verify the adequacy of the new design concept based on the LCC minimization, experimental studies on seismically isolated bridge are introduced as well, which include pseudo-dynamic test of scaled pier and dynamic field test of full-scale. With the application of seismic isolation systems, many kinds of dampers to improve the seismic capacity of structure are also applied not only to new bridges but also to existing bridges.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.625-635
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• 1997

기초 분리 기법과 분리 장치의 지진 하중에 대한 구조물의 에너지 전달력의 감소 효과에 대한 인식은 증가되어 왔으나, 기초 분리 교량의 지진 응답을 예측하기 위한 수단으로 사용되는 비선형 동적 해석 방법은 소요되는 경비 및 장비의 제한으로 설계용으로는 제한적이다. 본 연구는 기초 분리 교량의 설계에 있어서 시간 이력 해석법에 의하지 않고, 탄성 해석법의 적용을 위한 기초 자료로써, 지진 발생시 구조물의 비선형 응답의 해석의 탄성 해석법 적용성을 검토하였다. 본 연구는 기초 분리 교량의 하중-변위를 항복전과 항복후 상태로 분리하여, 주기 이전과 유효 주기, 모드 기여율의 변화를 고찰하였다. 또한, 교각 높이별 P.C교에 인공 지진파를 이용한 시간 이력 해석을 수행하여 분리 장치의 상태 변화를 고려한 모드 해석법과 비교하였다. 해석 결과, 분리 장치의 상태 변화는 주로 제1 모드 주기에 영향을 미치며, 지진 응답은 분리 장치의 상태 변화에 따라 지배되나 일정 범위로 수렴하였다. 이에 bilinear 분리 장치에 의한 비선형 지진 응답의 유효 강성에 의한 모드 해석의 적용 가능성을 확인하였다. 또한, bilinear 장치로 기초 분리된 교량에 대해 교각 높이 변화를 고려한 선형 탄성 해석과 비선형 시간 이력 해석 결과를 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.173-181
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• 2006

지진격리교량은 내진설계가 도입된 이후 실무에서 많이 설계, 시공되고 있으나 현재 실무에서 제시하고 있는 설계결과는 불필요하게 높은 기능수행수준과 취성파괴메커니즘으로 내진설계개념에 부합하는 설계라 할 수 없다. 이는 기존의 설계관행인 하부구조의 과다한 강성과 내진설계방식의 인식부족에 기인한 것이다. 이 연구에서는 기존의 설계관행에 의해 설계된 지진격리교량을 선정하고, 동일한 교량에 격리받침 대신 강재받침을 사용한 강재받침교량을 설정하여 비교내진설계를 수행하였으며, 이로부터 내진설계에서 요구되는 성능수준을 확보하기 위한 각 교량의 내진설계절차를 제시하였다. 강재받침교량에 비해 지진격리교량은 시산법과 반복해석을 적용해야 하는 복잡한 설계절차가 요구되는 반면 상대적으로 높은 기능수행수준을 제공한다는 것을 확인하였다. 그러나 강재받침교량도 하부구조 강성을 조정하면 요구되는 기능수행수준을 만족할 수 있으므로, 연성파괴메커니즘의 확보가 불가능한 경우 지진격리교량을 대안설계로 고려하는 것이 합리적인 내진설계과정이라는 것을 제시하였다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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• pp.440-447
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• 2000

In order to evaluate the cost effectiveness of seismic isolation for bridges in low and moderate seismic region, a method of calculation minimum life-cycle cost of seismic-isolated bridges under specific acceleration level and soil condition is developed. Input ground motion is modeled as spectral density function compatible with response spectrum for combination of acceleration coefficient and site coefficient. Failure probability is calculated by spectrum analysis based on random vibration theories to simplify repetitive calculations in the minimization procedure. Ductility of piers and its effects on cost effectiveness are considered by stochastic linearization method. Cost function and cost effectiveness index are defined by taking into consideration the characteristics of seismic isolated bridges. Limit states for calculation of failure probability are defined on superstructure, isolator and pier, respectively. The results of example design and analysis show that seismic isolation is more cost-effective in low and moderate seismic region than in high seismic region.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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• pp.432-439
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• 2000

According as ground acceleration becomes to exceed gravity acceleration recently, design is impossible or economical efficiency is poor in existing seismic design method. So increase of seismic isolated bridges is currently in progress. However, because base isolation design method is developed in high seismic regions. it may not be compatible in Korea. Therefore, this research has objective to evaluate ductility of pier and response modification factor according to the ductility of pier in seismic isolated bridges and to adapt to seismic characteristics in Korea. For this purpose, nonlinear analysis is accomplished with so many time histories derived from spectral density function compatible with response spectrum described in the design code and base isolation system modeled linear system, bi-linear system, and friction system. Through application of the proposed method, we had result that it may be compatible that response modification factor for the seismic isolated bridges is smaller than half of that for the conventional bridges when natural period of structures exceeds proper level.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.124-135
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• 2011

연속교의 교대부와 교각부에 설치되는 받침 용량은 통상적으로 각 지점에 작용하는 최대수직반력의 크기에 따라 결정되며 교각부에 더 큰 용량의 받침이 위치한다. 본 연구에서는 지진격리장치가 적용된 세 가지 받침배치에 따른 사교의 지진거동 변화를 비교 분석하여 연속 사교의 지진성능 향상 가능성을 검토하였다. 기존 받침배치(Case A)를 기준으로 교각부에 설치되는 납고무받침(LRB)의 수평강성에 변화를 주어 세 가지 받침배치(Case A, Case B, Case C)를 선정하였다. 납고무받침 자체의 감쇠효과가 고려된 hybrid response spectrum을 이용한 응답스펙트럼 해석을 수행하여 총 36개의 연속 플레이트 거더 사교들의 지진거동을 조사하였다. 해석결과 교대부에 설치된 LRB와 유사한 수평강성 또는 작은 수평강성을 가진 LRB를 교각부에 설치할 때 훨씬 바람직한 사교의 지진거동이 유발되었다. 즉, 교각부에 설치되는 LRB의 수평강성 변화는 사교의 고유진동주기를 길게 하고 모드형상에 변화를 유발시켜 전체밑면전단력과 교각부에서의 최대밑면전단력 그리고 거더에 걸리는 응력을 크게 감소시킨다. 비록 하부구조의 유연성이 증가할수록 받침배치 변경에 따른 지진거동의 긍정적인 효과가 다소 감소되지만, 10m 미만의 교각 높이를 가지면서 지진격리받침(LRB)이 설치된 연속 플레이트 거더 사교의 경우 제안된 받침배치는 지진성능 향상을 가져온다.