• Earthquakes and Structures
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• 제19권6호
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• pp.427-444
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• 2020

The performance of an isolated horizontally curved continuous bridge with High Damping Rubber (HDR) Bearings has been investigated under seismic loading conditions. The effectiveness of response controls of the bridge by HDR bearings for various aspects viz. variation in ground motion characteristics, multi-directional effect, level of earthquake shaking, varying incidence angle, have been determined. Three recorded ground motions, representative of historical earthquakes along with near-field, far-field and forward directivity effects, have been considered in the study. The efficacy of the bearings with bidirectional effect considering interaction behavior of bearing and pier has also been investigated. Modeling and analysis of the bridge have been done by finite element approach. Sensitivity studies of the bridge response with respect to design parameters of the bearings for the considered ground motions have been performed. The importance of the nonlinearity of HDR bearings along with crucial design parameters has been identified. It has been observed that the HDR bearings performed well in different variations of ground motions, especially for controlling torsional moment. However, the deck displacement has been found to be increased significantly in case of Turkey ground motions, considering forward directivity effect, which needs to be paid more attention from designer point of view.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권5호
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• pp.333-343
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• 2023

Various seismic isolation and reduction devices have been applied to suppress the longitudinal vibration of continuous girder bridges. As representative devices, lead rubber bearing (LRB) and fluid viscous damper (FVD) might suffer from deterioration during the long-term service. This study aims to evaluate the impact of device deterioration on the seismic responses of continuous girder bridges and investigate the seismic behavior of deteriorated LRBs and FVDs. Seismic performance of a simplified bridge model was investigated, and the influence of device deterioration was evaluated by the coefficient of variation method. The contribution of LRB and FVD was assessed by the Sobol global sensitivity analysis method. Finally, the seismic behaviors of deteriorated LRBs and FVDs were discussed. The result shows that (i) the girder-pier relative displacement is the most sensitive to the changes in the deterioration level, (ii) the deterioration of FVD has a greater effect on the structural responses than that of LRB, (iii) FVD plays a major role in energy dissipation with a low degradation level while LRB is more essential in dissipating energy when suffering from high degradation level, (iv) the deteriorated devices are more likely to reach the ultimate state and thus be damaged.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.96-106
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• 2014

철도차량에 의한 진동은 지반을 통해 주변 지역에 영향을 주고 피로균열등 구조적 손상을 주고 있다. 본 논문은 새롭게 개발된 탄성 스페리컬 받침을 기존 강재스페리컬 받침과의 비교를 통한 진동저감성능에 대해 평가하였다. 탄성스페리컬 받침은 반구형 곡률과 크기를 변경함으로써 현장 여건에 맞는 강성을 구현할 수 있는 장점이 있다. 탄성 스페리컬 받침은 반구형 고무 및 보강판의 적층 받침으로써 성능특성을 확인하기 위해 설계와 해석결과를 비교하고 특성시험을 실시하였다. 또한 진동저감성능 확인을 위해 열차의 실대차 축소모형 시험을 실시하였다. 해석적 검증비교를 통한 특성시험에서는 설계하중 500kN 시험체의 압축 및 회전 시험결과 압축보다 회전에 의한 강성 증가가 적은 것으로 확인되었다. 또한 압축 및 회전 시험 후 시험체에 외관변형 및 영구적인 손상, 찢어짐 등은 발견되지 않았다. 축소 스케일 진동 측정 시험에서는 실대차 모형을 1/50축소하여 교량의 진동을 측정하였다. 그 결과 강재 스페리컬 받침에 비해 탄성 스페리컬 받침의 진동 저감능력이 탁월한 것으로 판단되며, 거리별 진동감쇠 성능도 높은 것으로 확인되어 탄성스페리컬 받침의 철도교 적용 시 진동저감효과가 우수할 것으로 판단된다. 향 후 실제 철도교량에서의 현장실험을 통해 성능을 검증할 계획이다.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권6호
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• pp.665-677
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• 2019

This study utilizes large-scale shake table test to investigate the seismic performance of an isolated bridge with lead rubber bearings crossing an active fault. Two transverse restraining systems with and without shear keys are tested by applying spatially varying ground motions. It is shown that the near-fault span exhibits larger bearing displacement than the crossing-fault span. Bridge piers away from the fault rupture are more vulnerable than those adjacent to the fault rupture by attracting more seismic demand. It is also verified that the shear keys are effective in restraining the bearing displacement on the near-fault span, particularly under the large permanent ground displacement.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.265-274
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• 2023

The spherical steel bearings (SSBs) has been gradually replaced traditional rubber bearings and extensively applied to high-speed railway (HSR) bridges in China, due to their durability and serviceability. Nevertheless, SSB is generally simplified to the ordinary constraints in the finite element model, which cannot reflect its detailed mechanical characteristics, especially its seismic performance. To provide a more precisely simulation, an innovative and simplified finite element simulation method is proposed and the combined element group is developed in ANSYS. The primary parameters were determined by means of the performance test of SSB. The finite element model of SSB applied to a single-span HSR simply supported girder bridge was established through the proposed method. The seismic performance of the SSB was further investigated. A shake table test was conducted to evaluate the accuracy of the proposed simulation method. It is found that the numerical results could have a good agreement with the experiment, namely, the proposed method is feasible and efficient.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권5호
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• pp.675-684
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• 2017

In this paper, a hybrid seismic response control (HSRC) system was developed to control bridge behavior caused by the seismic load. It was aimed at optimum vibration control, composed of a rubber bearing of passive type and MR-damper of semi-active type. Its mathematical modeling was driven and applied to a bridge model so as to prove its validity. The bridge model was built for the experiment, a two-span bridge of 8.3 meters in length with the HSRC system put up on it. Then, inflicting the EI Centro seismic load on it, shaking table tests were carried out to confirm the system's validity. The experiments were conducted under the basic structure state (without an MR-damper applied) first, and then under the state with an MR-damper applied. It was also done under the basic structure state with a reinforced rubber bearing applied, then the passive on/off state of the HSRC system, and finally the semi-active state where the control algorithm was applied to the system. From the experiments, it was observed that pounding rather increased when the MR-damper alone was applied, and also that the application of the HSRC system effectively prevented it from occurring. That is, the experiments showed that the system successfully mitigated structural behavior by 70% against the basic structure state, and, further, when control algorithm is applied for the operation of the MR-damper, relative displacement was found to be effectively mitigated by 80%. As a result, the HSRC system was proven to be effective in mitigating responses of the two-span bridge under seismic load.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.47-62
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• 1998

내진 설계되지 않은 일경간-이층 철골조의 면진에 사용될 적층 고무베어링과 납-고무 베어링을 설계하여 철골조와 기초 사이에 이 면진장치들을 적용하여 지진파들에 대한 내진 성능 평가를 행하였다. 이들 면진장치들을 사용하면 철골조의 내진성능이 향상된다. 특히 적층 고무베어링의 중앙에 원통형 납을 삽입함으로써 초기강성을 증가시켜, 빈번한 사용하중 하에서 구조물에 발생하는 비교적 과도한 횡변위를 구속할 수 있으며, 강한 지진파에 대해서는 이 납이 항복함으로써 에너지 소산능력을 향상시킨다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권2호
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• pp.70-79
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• 2005

국내 잔교식 안벽의 거의 대부분은 연직말뚝과 함께 경사말뚝을 활용하고 있는데, 정적인 상태의 횡방향 지지 효과를 크게 볼 수 있는 경사말뚝을 잔교식 안벽 구조물에 적용하는데 있어 말뚝 두부에 면진장치를 설치함으로써 내진성능 또한 증대시키고자 하는 시도가 꾸준히 이어져 오고 있다. 본 연구에서는 잔교식 안벽 중 경사말뚝의 내진성능 증대를 위한 목적으로 말뚝 두부를 고무 또는 볼베어링을 이용하여 보강하는 시스템을 개발하고, 진동대 실험 및 3차원 수치해석으로부터 새로운 개념의 두부보강기법에 따른 내진성능 평가를 수행하였다 진동대 실험 및 수치해석 결과로부터 새로운 두부보강기법의 내진성능 효과를 파악하였고, 또한 고무와 볼베어링 시스템의 비선형성을 고려한 3차원 수치해석의 신뢰성을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.49-59
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• 2004

이전 논문에서 미 중부 및 동남부 지역의 전형적인 다경간 단순효와 다경간 강거더 연속교의 지진 응답을 연구하였으며, 이런 교량에서 덱 사이의 충돌과 큰 연성이 요구되는 기둥은 취약하여 손상을 입을 수 있다는 것을 보여주었다. 더구나, 고정 및 가동 교조장치는 강한 지진운동에 쉽게 피해를 입을 수 있다. 이 논문에서는 몇 개의 개선된 고무 베어링, 납-고무 베어링 그리고 제지선을 사용하여 전형적인 다경간 단순교와 다경간 강거더 연속교의 지진 응답을 평가하였다. 납-고무 베어링은 지진에 취약한 전형적인 교량의 응답을 개선하는데 효과적인 방법으로 평가되었다. 고무 베어링은 기둥의 요구량을 줄이지만, 다경간 단순교 강거더 교량에서 덱 사이의 강한 충돌을 유발시킨다. 제지선은 일반적으로 사용되지만 다경간 단순교와 다경간 연속교의 지진에 대한 손상을 절감하는데 중간정도의 효과를 보여주었다.