Lead core heating in lead rubber bearings subjected to bidirectional ground motion excitations in various soil types

Abstract

This paper investigates the response of lead rubber bearings (LRBs) under bidirectional earthquake excitations when lead core heating effect is of concern. For this purpose, a series of nonlinear response history analyses were conducted with a bilinear force-deformation relation for LRBs. In the considered bilinear representation, the strength of LRBs deteriorates because of lead core heating under cyclic motions. Response of LRBs was studied in terms of maximum isolator displacements (MIDs) and maximum lead core temperature as a function of isolator characteristics (characteristic strength to weight ratio, Q/W, and post-yield isolation period, T). Nonlinear response history analyses were performed using two sets of ground motions clustered according to their soil classifications. To quantify the interacted effects of coupled analysis and lead core heating on MID, unidirectional analyses were also performed. Furthermore, the efficacy of equivalent lateral force procedure in estimating the MID of LRBs was also tested for the cases in which temperature-dependent behavior of LRBs was considered. The results demonstrate that the temperature rises in the lead core of LRBs in bidirectional analyses are approximately 50% higher than that of unidirectional ones. It decreases with increasing Q/W ratio and T. It is also revealed that equivalent lateral force procedure gives close estimations for MID with some overestimation even for temperature-dependent behavior of LRBs.

Üstyapı Sönüm Oranının Deprem Etkisindeki Kurşun Çekirdekli Elastomer Yalıtım Birimli Binalardaki Etkilerinin Araştırılması

“…[11], [12]). Özdemir [10] [13]. Ancak bu üstyapı sönüm oranının tam olarak hangi mertebede olacağına ilişkin elde ölçüme dayalı bir veri olmadığından tasarım ve araştırma çalışmalarında farklı değerler dikkate alınmaktadır.…”

Mechanical behavior of lead rubber bearings under and after nonproportional plane loading

“…Nevertheless, the variation extent is very limited and the residual performance is still acceptable, indicating that the desired seismic isolation performance should still be achieved. In addition, the values of Q d are not changed or deteriorated very much so that the heating effect on the lead plugs is insignificant. Even so, in engineering practice, a healthy lead plug should still be guaranteed by using detailed inspection especially after suffering a great earthquake.…”

Comparison of Design Spectra in Turkish Earthquake Codes (TEC and TBEC) in Terms of Seismic Isolator Design

“…Sürtünmeli sarkaç tipi deprem yalıtım biriminde ise gözlenen dayanım kaybının sebebi sürtünen yüzeylerdeki sıcaklık artışına bağlı olarak sürtünme katsayısının azalmasıdır. Özdemir [22] tarafından KÇKİ'nin kullanıldığı deprem yalıtımlı bir yapı modeli dikkate alınarak yürütülen çalışmada, yalıtım birimi davranışını idealize etmek için hem dayanım kaybı olan hem de olmayan kuvvetdeplasman ilişkileri kullanılmıştır. Çift doğrultulu deprem etkilerine maruz bırakılan yapısal modelden elde edilen sonuçlar, yalıtım birimi deplasmanlarında sadece çift/tek doğrultu deprem etkisine bağlı artış olmadığı, aynı zamanda kurşun çekirdekteki sıcaklık değişimine bağlı da artış olduğu raporlanmıştır.…”

“…Çift doğrultulu deprem etkilerine maruz bırakılan yapısal modelden elde edilen sonuçlar, yalıtım birimi deplasmanlarında sadece çift/tek doğrultu deprem etkisine bağlı artış olmadığı, aynı zamanda kurşun çekirdekteki sıcaklık değişimine bağlı da artış olduğu raporlanmıştır. Özdemir [22] ayrıca yalıtım birimi deplasmanlarındaki artış miktarının zemin tipine bağlı olarak da değiştiğini göstermiştir.…”