거대 전단변형을 받는 면진 고무베어링의 좌굴 = Buckling of Seismic Isolation Bearings under Large Shear Deformation
적층고무베어링은 지진하중을 받는 구조물의 면진장치로서 널리 사용되고 있다. 고무층과 보강 강판으로 구성된 적층베어링은 일반적인 기둥의 좌굴과 비슷한 불안정성을 보일 수 있다. 이런 짧은 기둥의 경우 전단 유연성에 의해 비교적 낮은 하중에 좌굴을 유발시킬 수 있으며 높은 전단변형률이 동시에 가해질 때 좌굴하중이 더욱 줄어 들 수 있다. 해석적 접근방법으로서, 전단에 의한 좌굴하중의 감소를 결정하기위해 Gent의 좌굴이론과 함께 면적 감소 공식이 제시되어 왔지만, 얼마나 공식이 보수적인지는 알 수 없다. 본 논문에서는 고무베어링에 가한 거대 전단변형이 좌굴하중에 미치는 영향을 규명하기 위하여 수치적인 연구를 수행하였다. 적층고무베어링의 재료적ㆍ기하학적 비선형성을 고려한 유한요소해석을 통해 구한 하중-변위곡선으로부터 Southwell 도법을 사용하여 좌굴하중을 계산하고 계산결과를 이론치와 비교하여 이론식을 검증하고 보수성을 조사하였다.
더보기Laminated rubber bearings are widely used as a key component in seismic isolation of structural systems subjected to earthquake loadings. Laminated Rubber bearings which consist of rubber layers and reinforcing steel shims are conditionally unstable similar to buckling of ordinary columns. The shear flexibility of these short columns can lead to relatively low buckling loads which may be further reduced when high shear strains are simultaneously imposed. As an analytical approach, the area reduction formula in conjunction with the Gent's bucking theory has been proposed to account for the reduction in buckling load due to shear, but the degree of conservatism is unknown. In this paper, a numerical study which aims at determining the effect of high shear strain on the critical load of laminated elastomeric bearings is presented. From the load-displacement curve from the nonlinear finite element analysis, the buckling load is obtained using the Southwell procedures. The results obtained are then compared against the theoretical predictions in order to examine the validity and the conservatism of the theoretical formulas.
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