• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.16 no.6 s.73
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• pp.793-805
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• 2004

The main objective of this paper is to evaluate the ductility and strength factors that are key components of the response modification factor for special steel moment-resistant frames. The ductility factors for special steel moment-resistant frames were calculated by multiplying the ductility factor for SDOF systems and the MDOF modification factors. Ductility factors were computed for elastic and perfectly plastic SDOF systems undergoing different levels of inelastic deformation and periods when subjected to a large number of recorded earthquake ground motions. Based on the results of the regression analysis, simplified expressions were proposed to compute the ductility factors. Based on previous studies, the MDOF modification factors were also proposed to account for the MDOF systems. Strength factors for special steel moment resisting frames were estimated from the results of the nonlinear static analysis. A total of 36 sample steel frames were designed to investigate the ductility and strength factors considering design parameters such as number of stories (4, 8, and 16 stories), seismic zone factors (Z = 0.075, 0.2, and 0.4), framing system (Perimeter Frames, PF and Distributed Frames, DF), and failure mechanism (Strong-Column Weak Beam, SCWB, and Weak-Column Strong-Beam, WCSB). The effects of these design parameters on the ductility and strength factors for special steel moment-resisting frames were investigated.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.5
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• pp.509-516
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• 2010

In this study a seismic retrofit scheme for the reinforced concrete moment framed structures was investigated using steel bracing and moment frames. The analysis model structure is a 3-story 3-bay moment frame structure designed only for gravity load. The stress/strain concentration in brace-RC frame connection was investigated using finite element analysis. To prevent premature joint failure, steel moment frames were placed inside of middle bay of the RC frame. Two types of braces, steel braces and buckling restrained braces(BRBs), were used for retrofit, and the ductility and the strength of the structure before and after the retrofit were compared using nonlinear static and dynamic analyses. According to the analysis results, the strength and ductility of the structure retrofitted by the moment frames and braces increased significantly. The added steel frame did not contribute significantly to the increase of lateral strength mainly because the size is relatively small.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.37 no.2
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• pp.221-229
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• 2013

To find the influence of incident angle of wave on the moment of 3 storied steel moment resisting frame which is placed on the concrete rectangular pontoon, the fluid dynamic analysis is carried out, varying the period of wave from 5 to 15 second by 2 seconds. As increasing incident angle of wave to longitudinal axis, the influence of RAO-rolling is increased. The moment of longitudinal frame is increased apparently by the wave pressure when the incident angle is $0^{\circ}$. And the moment of the frame due to the wave pressure is decreased as the incident angle is increased. But the moment of frame due to acceleration caused from pitching and rolling is increased. It is shown that the increased moment when incident angle is $90^{\circ}$ is much greater than that of incident angle $0^{\circ}$.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.29 no.5
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• pp.369-376
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• 2017

This paper is the sequel of a companion paper (I. Seismic Design) for design and assessment of the torsional irregular structure using ASCE 7-10 criteria. This study evaluates the influence of torsional provisions on the performance of the designed steel moment frame with different eccentricity, taking the collapse probability as performance metric using the methodology in FEMA P695. The result show that torsional irregular structure designed according to ASCE 7-10 has an excessive seismic performance and the collapse strength is low as the eccentricity increases. To make the design reasonable, a new design approach is proposed in this study.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.9 no.1 s.30
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• pp.149-157
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• 1997

철골 모멘트 접합부를 헌치로서 보강할 경우 내진거동이 크게 증진됨이 최근의 실물대 시험에서 입증되고 있다. 본 연구에서는 헌치로서 보강된 철골 모멘트 접합부가 골조의 탄성 횡변위 거동에 미치는 영향을 해석적으로 평가하는 방안을 제시하였다. 즉 내부의 보-기둥 부분골조를 대상으로 기둥, 보 및 이중패널존에서 기인하는 탄성 횡변위 성분을 해석적으로 유도하였다. 핵심이 되는 내용은 헌치 보강시 생성되는 이중패널존의 전단변형을 고려하는 것이었다. 제시된 방안에 의한 예측치는 3차원 유한요소해석에 의한 결과와 잘 부합하였다. 본 연구에서 수행한 사례연구에 의할 때 헌치의 도입으로 패널존의 강성증대가 가장 현저하여서 패널존의 전단변형에서 기인하는 탄성 횡변위가 50%정도 감소되었다. 본 연구의 결과는 아직 잘 알려지지 않은 헌치 보강에 따른 부차효과(side effects)의 이해에 도움이 될 수 있을 것이다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.23 no.4
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• pp.405-415
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• 2011

For the safe seismic design of buildings, it is necessary to predict the plastic deformation demands of the members as well as the story drift ratio. In the present study, a simple method of estimating the beam plastic rotation was developed for special-moment-resisting steel frame structures designed with strong column-weak beam behavior. The proposed method uses elastic analysis rather than nonlinear analysis, which is difficult to use in practice. The beam plastic rotation was directly calculated based on the results of the elastic analysis, addressing the moment redistribution, the column and joint dimensions, the movement of the plastic hinge, the panel zone deformation, the gravity load, and the strain-hardening behavior. In addition, the rocking effect of the braced frame or core wall on the beam plastic rotation was addressed. For verification, the proposed method was applied to a six-story special-moment frame designed with strong column-weak beam behavior. The predicted plastic rotations of the beams were compared with those that were determined via nonlinear analysis. The beam plastic rotations that were predicted using the proposed method correlated well with those that were determined from the nonlinear pushover analysis.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.13 no.5
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• pp.51-60
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• 2009

To secure the structural safety of structures and members against earthquakes, the plastic deformation capacity demand of members should be accurately predicted. In the present study, a method for the evaluation of the plastic deformations of members for moment frames was developed. To facilitate the practical use of the proposed method in equivalent seismic design, the plastic deformations of members were evaluated based on the results of elastic analysis, without using nonlinear analysis. The plastic deformation demands of members were formulated as functions of story drift demand, redistributed moment and member stiffness. Story drift demand and moment redistribution were directly determined from elastic analysis. The proposed method was applied to an 8 story-2 bay moment frame, and the predicted plastic deformations were verified using nonlinear analysis. The results showed that the proposed method could be used to accurately predict the member plastic rotations with simple calculations. The proposed method can be applied both to the earthquake design of new structures and to the performance evaluation of existing structures.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.5 s.60
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• pp.577-591
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• 2002

This study presented a composite beam element for modeling the inelastic behavior of the steel beam, which has composite slabs in steel moment frames that are subjected to earthquake ground motions. The effects of composite slabs on the seismic behavior of steel moment frames were investigated. The element can be considered as a single-component series hinge type model whose predicted analytical results were consistent with the experimental results. Likewise, the element showed a significantly better performance than the bare steel beam elements. The composite model can also predict more accurately the local deformation demands and overall response of structural systems under earthquake loading compared with the bare steel models. Therefore, composite stabs can significantly affect locally and globally predicted responses of steel moment frames.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.259-262
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• 2010

최근 건물형상의 다양화로 인하여 수직부재의 불규칙성이 빈번하게 발생하면서 전통적인 보-기둥 형식의 골조에서 변형된 보와 기둥의 특징을 공유하고 있는 경사기둥의 사용빈도가 높아지고 있다. 현재 국내에서 사용하고 있는 내진설계방법은 강도에 근거를 둔 설계법으로서 구조물이 탄성상태에서 저항해야 하는 부재력에 근거하고 있다. 그러나 기준에서 규정하고 있는 또는 그 이상의 지진하중이 구조물에 가해지는 경우에 구조물은 비선형 거동을 하게 되는데 구조물이 비선형 거동을 할 때에는 탄성상태와는 다른 힘의 흐름을 나타내게 된다. 본 논문에서는 12층 철골 모멘트 골조 구조물에 대하여 횡력에 저항하는 정형화된 골조와 경사기둥을 이용한 골조의 내진성능 및 비선형 거동을 조사하였다. 그 결과 강기둥-약보로 설계된 정형화된 구조물에서는 보의 소성힌지가 계속적으로 발달하면서 구조물이 저항하는데 반하여 경사기둥을 가진 구조물은 비탄성 상태에서 경사기둥에 인접한 기둥부재로 하중이 집중되면서 정형골조에 비하여 붕괴 메카니즘이 훨씬 작은 변위에서 발생하는 것을 볼 수 있었다.