• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.1-9
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• 2013

철골구조에서 지진력 저항시스템으로 많이 사용되고 있는 가새골조시스템은 중심가새골조(Concentrically Braced Frames, CBF)와 편심가새골조(Eccentrically Braced Frames, EBF)로 구분하여 KBC2009 건축구조기준에서는 서로 다른 반응수정계수를 적용하여 설계하도록 되어있다. 현행 내진설계기준에서 편심가새골조에 대하여 링크 타단 접합부의 종류에 따라 모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수는 R=8, 비모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수 R=7로 적용하여 설계하도록 규정하고 있을 뿐 편심길이의 영향을 고려하지 않고 있다. 본 연구에서는 편심가새골조 중에서 역V형가새골조를 대상으로 비탄성 거동을 파악한 다음 편심길이에 따른 반응수정계수를 산정하여 내진설계 기준에서 제시한 값과 비교한 결과 편심가새골조에 대하여 동일한 반응수정계수를 적용하는 것은 적절하지 않음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.323-332
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• 2015

특수중심가새골조(Special Concentrically Braced Frames)는 우수한 경제성, 비탄성 변형 능력, 연성 등의 이점 때문에 횡하중 저항 시스템으로써 다양한 구조물에 적용하고 있다. 이러한 이점으로 국내 외 연구진의 특수중심가새골조에 대한 연구가 지속적으로 진행되어 설계법과 기준이 비약적으로 발전한 반면에, 과거에 설계된 중심가새골조의 내진 성능에 대한 연구는 미약하다. 특히, 1988년 이전에 설계된 중심가새골조는 현재 기준과 비교하여 상대적으로 적은 설계요구를 반영하였기 때문에 내진 거동에 대한 평가가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 중심가새골조를 비내진중심가새골조(Non-Seismic Concentrically Braced Frames)라 칭하고, 워싱턴대학교에서 실시된 사례 조사를 토대로 비내진중심가새골조의 대표적인 접합부인 쉬어탭 공유 용접접합부를 갖는 골조의 내진 거동에 대한 유한요소모델을 제시하고 검증하였다. 이 모델을 이용하여 특수중심가새골조와 대비되는 비내진중심가새골조의 연성 능력, 강도, 비탄성 변형 능력에 대해 규명하여 내진 성능을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.523-535
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• 2014

현 내진기준의 근간인 역량설계법(capacity design)에 의할 때, 중심가새골조의 내진설계는 기둥 및 보부재는 탄성부재로, 가새부재는 반복적인 인장과 압축을 통해 지진에너지를 소산하는 비탄성 부재로 설계되어야 한다. 가새부재는 에너지를 소산하는 과정에서 기둥부재에 추가적인 축력을 유입시키므로, 이 추가 축력을 고려하여 기둥부재를 탄성설계해야 한다. 현행 기준은 중심가새골조의 기둥부재 설계시 전층의 가새가 동시에 인장항복 및 좌굴하는 가장 보수적인 상황을 가정하여 기둥의 축력을 산정하거나 특별지진하중에 대해 기둥을 설계하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 전층의 가새가 동시에 좌굴할 가능성은 희박하며, 특별지진하중에는 시스템 초과강도라는 경험적이고 우회적인 요소가 도입되었다는 한계가 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 몇몇 선행 관련 연구들 역시 가새의 좌굴을 명시적으로 고려하지 못하였을 뿐더러 역학적 근거도 희박하다. 최근에 행해진 연구 중에서 역 V형 중심 가새골조를 대상으로, 기존의 기둥축력 산정법이 가지는 한계를 극복할 수 있는 새로운 기둥축력 산정법이 제안된 바가 있다. 하지만 역 V형 중심 가새골조와 X형 중심 가새골조의 하중전달 메커니즘은 상이하기 때문에 이 축력산정법을 X형 가새골조에 그대로 적용할 수는 없다. 따라서 본 연구에서는 X형 중심가새골조만의 역학적 특성을 고려한 네 가지의 기둥축력 산정법을 제안하였다. 특히 모달질량을 가중치로 고려하여 고차모드의 영향을 반영할 수 있는 새로운 방안을 제시하였다. 방대한 지진데이터를 입력으로 한 비선형 동적해석을 수행하여 제시된 방안의 타당성을 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.35-44
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• 2008

최근 새로운 지진하중 저항시스템으로 셀프센터링(SCED) 가새 시스템이 개발되었다. 진보된 가새 시스템인 비좌굴 가새(BRB) 시스템과는 달리 큰 지진이 발생한 후 구조물의 잔류 변형을 줄이거나 없앨 수 있는 셀프센터링 능력은 SCED 가새 시스템의 장점이다. 본 논문에서는 SCED 가새와 BRB 가새 시스템의 거동에 비틀림의 영향을 조사하기 위하여 세 가지 다른 편심을 가진 3차원 구조물의 응답을 비선형 동적해석을 수행하여 비교하였다. 해석결과에 따르면 층간변위의 높이방향의 변화는 비정형성에 관계없이 SCED 가새골조의 응답이 BRB 가새골조보다 일정하였으며, 잔류 층간변위와 잔류 회전 응답은 비정형성이 증가함에 따라 감소하였다. 중층 구조물에서 SCED 가새골조의 변형집중계수(DCF)는 BRB 가새골조보다 작은 것으로 나타났다. 이것은 SCED 가새골조가 건물 높이에 따라 보다 일정하게 변형함을 의미한다. DCF의 크기에 대한 비틀림 비정형의 효과는 작았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.73-78
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• 2009

가새 골조는 내진 시스템으로 자주 사용되고 역V형 가새 골조 역시 종종 사용된다. 최근 연구는 가새 골조의 지진 성능은 지진 변형 요구의 직접적 고려를 통한 가새 골조 거싯 플레이트 연결부의 설계와 선택된 성능 레벨에 거싯 플레이트의 항복을 허용함으로써 개선될 수 있다고 지적한다. 역V형 가새 골조의 지진 성능에 대한 거싯 플레이트와 골조 부재의 영향을 조사하고 개선된 디자인 모델을 개발하기 위해 유한요소 모델을 이용한 매개변수 연구를 수행했다. 골조 크기, 간극 거리, 거싯 플레이트 두께와 테이퍼 플레이트를 포함한 골조 디테일의 영향에 대해 조사했다. 그 결과 연결부의 적절한 디테일은 골조 성능의 개선에 크게 기여할 수 있다는 결론을 얻었다. 특히 거싯 플레이트 두께는 골조 성능에 커다란 영향을 미친다는 결론을 얻었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.429-437
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• 2008

본 논문에서는 비선형 정적해석 및 동적해석을 이용하여 가새골조의 연쇄붕괴 저항능력을 평가하였다. 모두 아홉 개의 서로 다른 가새 형태를 고려하였으며, 모멘트골조의 해석 결과와 비교하였다 비탄성 정적해석 결과에 따르면 현행 기준에 따라 설계된 저층 가새골조는 1층 중앙에 위치한 기둥이 제거될 경우 연쇄붕괴 저항성능 기준을 만족하는 것으로 나타났으나 대부분 취성적인 파괴모드를 나타내었다. 특히 압축가새가 좌굴한 후 인장가새가 인장력을 발휘하기 전에 취약한 층의 기둥이 좌굴하는 것으로 나타냈다. Inverted-V형 가새골조의 경우가 가장 연성도 면에서 우수한 것으로 나타났다. 동적 해석 결과에 따르면 모든 가새골조는 중앙에 위치한 기둥이 제거될 경우 붕괴되지 않으며, 동일한 규모의 모멘트 저항골조에 비해 진동이나 처짐량이 작은 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.97-103
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• 2004

철골 중심가새골조의 경우 접합비용의 절감을 위해 가새가 설치된 스팬을 제외한 기둥들은 통상 중력기둥으로 설계된다. 따라서 중력기둥이 미치는 P-${\Delta}$ 효과를 내진성능 평가에 적절히 반영할 필요가 있다. 본 연구에서는 철골 중심가새골조의 중력기둥이 유발하는 P-${\Delta}$ 효과를 가상의 의지기둥(leaning column) 개념에 의해 간편하게 모델링할 수 있는 해석기법을 예시하였다. 역V형 가새골조를 사례로 하여 FEMA 273의 비선형정적해석법에 의한 내진성능평가를 수행하고 동적 P-Δ 증폭계수 적용에 있어서의 문제점을 지적하였다. 본 연구의 결과에 의할 때 P-${\Delta}$ 효과는 중심가새골조의 내진성능평가에 무시할 수 없는 영향이 있는 것으로 밝혀졌다. 아울러 기존연구에서 제시된 인장보강재에 의한 역V형 가새골조의 보강법은 내진성능향상에 매우 효과적임을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.111-119
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• 2010

여러 연구자들에 의해 최적화 알고리즘을 이용한 최적내진설계에 관한 연구가 컴퓨터의 발달과 더불어 활발히 이루어져 왔다. 하지만 지금까지의 최적내진설계에 관한 연구는 대부분 모멘트저항골조를 대상구조물로 한 연구였다. 가새골조는 모멘트저항골조와 더불어 대표적인 횡력저항시스템이기 때문에 가새골조의 최적내진설계기법 개발을 통해 경제적이며 효율적인 설계가이드라인을 제시할 수 있다면 실무에 미치는 파급효과는 클 것이라 판단된다. 본 논문에서는 가새의 좌굴을 고려한 역V형 특수중심가새골조의 최적내진설계 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안된 알고리즘은 구조물의 물량과 에너지 소산량을 목적함수로 설정하고, 강도조건 및 층간변위 조건등의 제약조건으로 설정한다. 알고리즘의 검증을 위해 2D 3층, 9층 역V형 특수중심가새골조 예제를 적용한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.549-558
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• 2007

이 연구는 P.E.B. 골조 시스템 공장 현장에서 가장 많이 사용하고 있는 훅 볼트 형상의 골조 가새의 사용현황을 조사하여 그 문제점을 파악하기 위하여, 다양한 형상의 가새 (예를 들면, 로드 바, 로드 슈, 앵글)에 대한 구조성능실험을 실시한다. 그 실험결과의 분석, 비교를 통해서, 훅 볼트 형 가새의 기술적 한계를 평가하고, P.E.B. 골조에 적합한 인장가새의 기술을 제안한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.359-368
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• 2003

철골가새골조는 골조 내 가새 부재의 인장 및 압축의 반목 이력 거동을 통하여 지진하중 작용 시 발생하는 에너지를 흡수하게 된다. 최근 미국 내의 중심가새골조(CBF) 관련 내진 설계 규준은 큰 세장비(KL/r)의 가새 부재를 CBF에 허용하고 있는데, 이는 큰 유효세장비(KL/r)를 갖는 가새 부재가 우수한 내진 성능을 발휘한다는 전제를 기초로 하고 있으나, 최근 연구들 중 가새 부재의 에너지 소산 능력이나 부재의 좌굴 이후 강도저하 등과 관련한 반복 이력 거동 대한 연구를 거의 찾아볼 수 없다. 본 논문에서는, 기존 가재 관련 실험 자료들을 수집하고 이를 바탕으로 부재들의 압축 에너지 소산 능력과 부재의 좌굴 이후 강도저하 등 반복하중 하의 가새 부재들의 반복 이력 거동을 가새 부재의 세장비와 관련하여 검토하였다. 가새 관련 기존 실험 자료들의 분석을 통하여, 가새 부재의 일정 단계의 일반화 된 압축 변위$({\delta}/{\delta}_B)$시의 일반화 된 압축 에너지 소산$(E_C/E_T)$은 변위가 증가할수록 작아짐을 알 수 있었다. 또한 가새 부재의 좌굴 이후 강도저하는 부재의 세장비와 많은 관련이 있었으며, 특히 H형강 부재들이 상대적으로 심한 강도 저하를 보여주고 있다.