• 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.

• Earthquakes and Structures
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• 제7권6호
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• pp.1141-1169
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• 2014

This study is aimed to investigate the seismic performance of low-rise precast wall system with base isolation. Three types of High Damping Rubber Bearing (HDRB) were designed to provide effective isolation period of 2.5 s for three different kinds of structure in terms of vertical loading. The real size HDRB was manufactured and tested to obtain the characteristic stiffness as well as damping ratio. In the vertical stiffness test, it was revealed that the HDRB was not an ideal selection to be used in isolating lightweight structure. Time history analysis using 33 real earthquake records classified with respective peak ground acceleration-to-velocity (a/v) ratio was performed for the remaining two types of HDRB with relatively higher vertical loading. HDRB was observed to show significant reduction in terms of base shear and floor acceleration demand in ground excitations having a/v ratio above $0.5g/ms^{-1}$, very much lower than the current classification of $0.8g/ms^{-1}$. In addition, this study also revealed that increasing the damping ratio of base isolation system did not guarantee better seismic performance particularly in isolation of lightweight structure or when the ground excitation was having lower a/v ratio.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.165-170
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• 2011

A large number of seismic isolation systems have been developed since the early 1970s. They are basically a combination of elastomeric bearing and energy dissipators. The investigation described in this paper analyzes shear property and the frequency dependence of Lead Rubber Damper(LRD). Lead Rubber Damper is similar in shape and performance property to Lead Rubber Bearing. Experimental condition ranges from 20 to 200% in share strain and from 0.1 to 1.0Hz in frequency. When the shear strain is increased, effective stiffness and damping ratio are decreased. When the frequency is increased, change of the behavior characteristic is subtle.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.507-514
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• 2007

이 논문은 기존 내진설계와 비교하여 면진설계의 효용성과 경제적 효과에 대한 연구 결과를 정리한 것이며, 면진설계에 있어서는 납봉삽입적층고무베어링 (LRB)만을 사용한 경우와 비교하여 슬라이딩베어링과 LRB를 혼용한 면진시스템의 내진 거동을 함께 제시하였다. 연구 결과, 면진은 구조물에 대하여 지진동으로 인한 효과를 감소시키는데 매우 효과적이며, 층 가속도의 감소로 사용성을 증가시킬 수 있음이 입증되었다. 또한 층 가속도와 밑면 전단력의 감소라는 관점에서 슬라이딩베어링과 LRB를 혼용한 면진시스템이 LRB만을 사용한 경우보다 더 효과적임을 증명하였다. 하지만 경제적 효과 면에서는 증가된 성능에 비례하여 지불해야만 하는 비용도 커진다는 사실에 특별히 주의할 필요가 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.855-864
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• 2013

지진격리장치로서 천연고무받침의 동적 특성은 주재료인 고무의 동적거동과 비선형 성질에 의존하고 있다. 역학적이나 환경적인 영향으로 인해 고무재료에 노화가 진행되고 결국에는 손상이 불가피하게 발생하게 된다. 고무재료의 노화에 주원인은 높은 온도에서 반응열로 인한 산화반응으로 알려져다. 이에 따라 천연고무받침에 대한 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 천연고무받침의 열 노화가 교량의 내진성능에 미치는 영향을 수치해석을 통해 비교분석하였다. 그 결과 천연고무받침에 대하여 열 노화에 따른 기본 특성변화가 교량의 내진성능에 미치는 영향은 크지 않음을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.103-110
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• 2021

유연한 고무재료와 강재 보강판을 적층으로 구성한 탄성받침은 우수한 수직강성과 유연한 횡강성으로 교량의 내진보강용으로 널리 사용되고 있다. 무엇보다 시공이 간단하고 비용이 높지 않다는 장점을 지니고 있다. 고무재료의 한 종류인 합성고무는 천연고무에 비해 노화에 대한 저항성이 크지만 이 역시 다양한 열화요인으로 성능이 저하된다. 내진설계기준 및 내진성능평가요령에서는 이러한 노화의 특성을 반영하고 있지 않지만 관련 연구가 축적되면 이를 반영하는 것이 합리적이다. 합성고무를 대상으로 노화촉진시간과 노출시간을 변수로 하여 노화촉진시험을 수행하여 전단특성의 변화를 분석하였다. 노화가 진행될수록 최대전단응력과 전단변형율은 감소한다. 또한 동일한 전단변형률에서 전단강성이 크게 증가한다.

• 토지주택연구
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• 제4권2호
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• pp.185-192
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• 2013

이 논문에서는 저층 경량건물을 대상으로 고성능 내진을 구현하기 위하여 적용된 복합면진시스템의 적용효과가 비선형해석과 현장실험을 통하여 제시되었다. 이 연구에서 적용된 복합면진시스템은 슬라이딩베어링(sliding bearing)과 적층고무베어링(laminated rubber bearing)을 혼용하는 방법으로 전체 면진시스템의 고유주기를 신장시키는데 있어서 적층고무베어링이 지니는 한계를 극복하기 위한 것이다. 비선형해석결과, 복합면진시스템을 채용하여 설계된 면진건물은 아주 드물게 발생하는 강진에 대해서도 최대응답변위가 허용설계변위 이내이며, 최대응답전단력이 설계지진력 이하이므로 안전하게 유지될 수 있음을 알 수 있었다. 또한 현장실험결과, 면진층의 강성은 설계 등가강성 값의 약 95.8%에 해당하는 값을 나타내 전체 면진시스템의 실제 특성이 설계값과 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권1호
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• pp.75-87
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• 2014

To analyze the tension performance of laminated rubber bearings under tensile loading, a theoretical tension model for analyzing the rubber bearings is proposed based on the theory of elasticity. Applying the boundary restraint condition and the assumption of incompressibility of the rubber (Poisson's ratio of the rubber material is about 0.5 according the existing research results), the stress and deformation expressions for the tensile rubber layer are derived. Based on the derived expressions, the stress distribution and deformation pattern especially for the deformation shapers of the free edges of the rubber layer are analyzed and validated with the numerical results, and the theory of cracking energy is applied to analyze the distributions of prediction cracking energy density and gradient direction. The prediction of crack initiation and crack propagation direction of the rubber layers is investigated. The analysis results show that the stress and deformation expressions can be used to simulate the stress distribution and deformation pattern of the rubber layer for laminated rubber bearings in the elastic range, and the crack energy method of predicting failure mechanism are feasible according to the experimental phenomenon.