• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.549-558
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• 2014

내진 보강용 이력 댐퍼로 활용하기 위해 개발된 좌굴방지가새는 일본과 미국을 중심으로 활발히 연구되어 왔다. 좌굴방지가새는 일반적으로 심재와 외피 사이를 콘크리트 등으로 채워 제작된다. 좌굴방지가새에 콘크리트를 채우는 일은 습식 공정으로 제작 효율을 떨어뜨릴 수 있는 하나의 원인으로 심재와 콘크리트의 비부착 처리는 쉽지 않은 작업이다. 이를 개선하기 위해 반원형 스프링으로 심재를 횡지지하는 건식형 좌굴방지가새를 제안하였다. 건식형 좌굴방지가새를 실용화하기 위해 적절한 거동을 갖는 반원형 스프링의 형상을 해석적으로 조사하였다. 심재가 압축을 받아 고차모드로 좌굴하기 위해 필요로 하는 횡지지 강성과 강도를 이론적으로 평가하였다. 또한 실제 적용 조건을 반영하여 반원형 스프링의 실용적 소요강성와 강도를 계산하였다. 이 값을 기준으로 5가지 높이를 변수로 한 반원형 스프링의 비선형 좌굴해석을 통해 적절한 강종과 두께를 선정하였다. 끝으로 최종 선정된 반원형 스프링의 거동을 반영하여 이차원으로 모델링한 건식형 좌굴방지가새의 비선형 좌굴해석을 통해 건식형 좌굴방지가새의 좌굴강도는 반원형 스프링 사이의 거리를 좌굴 길이로 갖는 심재의 좌굴하중과 유사함을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.53-62
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• 2005

본 연구의 목적은 가새 골조에서 사용되는 가새 부재를 보강하여 가새 골조의 이력 거동을 향상시키는 것이다. HSS(Hollow Structural Section) 가새 부재는 국부 좌굴의 발생으로 인하여 인장측 성능에 비해 압축측 성능이 취약한 단점이 있다. 국부 좌굴의 심각성을 감소시키기 위하여 가새 부재에 콘크리트를 충전하는 방법이 사용되었다. Lee and Goel(1987)의 연구 결과에 따르면 콘크리트 충전은 HSS 가새 부재의 국부좌굴의 심각성을 감소시켜 파괴 수명을 증가시켰으나, 가새 부재 중앙부의 국부좌굴을 방지하지 못하여 지속적인 압축 강도의 저감이 나타났다. 따라서 본 연구에서는 가새 부재의 압축 강도를 증가시키고 중앙부의 국부 좌굴을 방지하기 위하여 콘크리트 충전 HSS 가새 부재의 중앙부를 리브로 보강한 실험체를 제작하여 실험하였다. 이를 위하여 리브 보강길이를 변수로 한 총 4개의 실물 크기의 가새 부재를 제작하였다. 하중은 압축과 인장이 대칭인 하중이력을 사용하였다. 본 실험에서 좌굴 모드, 사이클 최대 압축강도와 에너지 소산능력에서 나타난 리브 보강 가새 부재의 성능은 리브 보강길이에 따라 다르게 나타났으며, 63%의 길이로 보강한 실험체가 가장 우수한 성능을 나타내었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권6호통권40호
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• pp.67-72
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• 2004

본 논문에서는 좌굴방지 가새 (BRBF)가 설치된 중저층 철골조 구조물의 초과강도계수를 평가하였다. 해석 모델의 설계변수로는 건물의 층 수, 경간의 길이, 가새의 항복강도, 지진하중의 크기, 반응수정계수 등 다양하게 설정하였다. 초과강도계수는 ATC-19에서 제시하고 있는 방법에 따라 정적 비탄성해석을 이용하여 산정하였다. 해석결과에 따르면 본 연구에서 구한 BRBF의 초과강도계수는 AISC/SEAOC에서 BRBF에 관하여 제시한 초과강도계수 값보다 전체적으로 크게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.683-692
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• 2011

필로티형 저층 RC 집합주택에서는 지진 발생 시 필로티층에 손상이 집중된다. 따라서, 이 연구에서는 필로티층의 비틀림과 X, Y방향의 강도와 강성을 증가시키기 위해 좌굴방지가새를 설치함과 동시에, 과도한 변형과 축력의 변동이 발생하는 외부기둥의 연성과 축성능, 전단 성능을 증가시키기 위해 외부기둥을 FRP로 보강하였다. 이와 같은 보강 효과를 실험적으로 검증하기 위해 순수 골조와 FRP와 좌굴방지가새로 보강된 골조에 대한 반복 횡하중 실험을 수행하였다. 실험 결과 항복강도(43.2 kN)는 설계항복강도(30 kN)와 압축부의 강도 증가 때문에 차이가 나타났고, 강성(11.6 kN/mm)은 설계강성(24.2 kN/mm)에 비하여 절반의 값을 가졌다. 이러한 강성의 차이는 골조와 가새의 접합부 사이의 미끄러짐과 기초의 회전 및 횡변위가 원인으로 나타났다. 보강된 골조의 에너지 흡수 능력은 순수 골조에 비해 7.5배 향상되었다. 기초당 설치된 로드셀의 개수를 2개에서 1개로 변화시키면, 횡강성이 11.6 kN/mm에서 6 kN/mm로 줄어 들었고, 이것은 단지 순수 골조의 강성에 3배에 지나지 않는다(2.1 kN/mm).

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.29-37
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• 2003

본 연구에서는 지진하중에 의하여 철골 모멘트저항골조(MRF)와 좌굴이 방지된 가새골조(BRBF) 그리고 힌지로 접합된 좌굴이 방지된 가새골조(HBRBF)에서 발생하는 층별 이력에너지의 분포에 대하여 고찰하였다. 예제 구조물의 에너지 요구량을 산정하기 위하여 다른 지반조건에서 계측된 60개의 지진기록을 사용하였다. 해석결과에 따르면 MRF와 BRBF에서의 이력에너지는 밑면에서 최대가 되고 상부층으로 갈수록 점진적으로 감소하여, 상부층에서는 부재의 이력거동이 거의 발생하지 않았다. 그러나 HBRBF에서의 층별 이력에너지는 구조물의 높이에 따라 상대적으로 균등하게 분포하였으며, 이러한 경우 손상이 한 층에 집중적으로 발생하지 않아 다른 시스템에 비하여 보다 바람직하다고 할 수 있다. 연암 지반, 연약한 토사, 단층 근처의 지반 조건에 따른 에너지의 분포형태는 거의 동일하게 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.207-217
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• 2015

철골 중심 가새골조는 최소의 물량으로 건물의 횡력에 대한 저항력을 확보할 수 있는 매우 효과적인 시스템이다. 그러나 중심가새 골조는 탄성거동을 전제로 풍하중에 대한 구조시스템으로 비탄성거동을 수반하는 지진하중에 대해서는 가새 좌굴 이후의 에너지 소산능력저하와 반복하중 하에 가새 및 접합부의 취성파단 가능성이 제기된다. 그로 인해 가새의 좌굴이 최초로 발생한 층에 소성변형이 집중되어 연약층 발생에 의한 건물의 붕괴로 이어질 가능성이 높다. 따라서 본 논문에서는 기 설치된 H형 가새를 무용접 냉간성형보강재로 보강하여 휨-좌굴을 억제하고 인장력과 압축력에 동일한 강도를 확보하는 보강안에 대한 연구를 진행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.355-364
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• 2008

비좌굴 가새는 좌굴을 방지하고 인장영역과 압축영역에서 안정적인 이력거동을 나타내기 위하여 개발되었다. 본 연구에서는 비좌굴 가새의 구조적 성능을 평가하고자 부재의 강도와 하중재하방법을 변수로 하여 실험을 수행하였다. 모든 실험체는 강종을 다르게 적용한 심재와 보강재로 구성되었다. 실험 결과에 의하면 고강도강을 심재로 적용시 연성도가 저하되어 AISC의 내진기준에서 제시하는 요구성능을 만족하지 못하였다. 그러나 고강도강을 심재로 적용시 일반강을 심재로 적용한 경우에 비해 최대내력은 상승하여 전체 에너지 소산 측면에서는 유사한 성능을 발휘하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.33-42
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• 2008

비좌굴 가새는 좌굴을 방지하고 인장영역과 압축영역에서 안정적인 이력거동을 나타내기 위하여 개발되었다. 본 연구에서는 비좌굴 가새의 구조적 성능을 평가하고자 부재의 강도와 하중재하방법을 변수로 하여 실험을 수행하였다. 모든 실험체는 강종을 다르게 적용한 심재와 보강재로 구성되었다. 실험 결과에 의하면 고강도강을 심재로 적용시 연성도가 구성능을 만족하지 못하였다. 그러나 고강도강을 심재로 적용시 일반강을 심재로 적용한 경우에 비해 최대내력은 상승하여 전체 에너지 소산 측면에서는 유사한 성능을 발휘하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.72-84
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• 2016

종래 브레이스시스템은 횡력저항 및 층변위제어에 효율적이며 골조물량 감소에 따른 경제성이 향상되어 일반적인 강구조 횡력저항시스템으로 적용되고 있다. 그러나 압축측에서 항복응력에 도달하기 전 가새의 좌굴이 발생하여 충분한 내력을 발휘하지 못하고, 내력열화형의 이력거동으로 불안정상태가 된다. 좌굴에 의한 내력저하 개선시스템으로 중심재를 구속하여 좌굴방지가 가능한 비좌굴가새는 심재의 항복 이후에도 안정적인 이력특성을 나타내어 종래 브레이스에 비하여 에너지흡수능력이 우수하다. 최근 10년간 미국, 일본 및 대만에서 매우 다양한 형상의 비좌굴가새가 제안되었으나, 기존의 실험연구에서는 그 형상이 매우 제한적인 경향을 보이고 있다. 본 연구에서는 조립형 Precast RC 보강재를 가지는 비좌굴가새를 제작하고 이력특성을 평가하기 위한 부재실험을 수행하였다. 또한 실험결과를 AISC(2005)의 요구조항과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.261-271
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• 2015

철골 중심 가새 골조는 최소의 물량으로 건물의 횡력에 대한 저항력을 확보할 수 있는 매우 효과적인 시스템이다. 본 논문에서는 기 설치된 H형 가새를 무 용접 냉간 성형보강재로 보강하여 휨-좌굴을 억제하고 인장력과 압축력에 동일한 강도를 확보하는 보강안에 대한 연구를 진행하였다. 역 V형 가새 골조에 설치된 H형가 새의 보강방안으로 선행연구의 보강재를 약축 보강형으로 변경하여 보강방안을 제시하고 부재실험, 부재변수해석, 골조실험을 통해 구조성능을 평가하였다. 보강된 가새는 AISC기준을 만족하였다. 이를 통해 보강으로 골조내 가새의 불 균형력에 의한 보의 파괴가 방지될 것으로 기대된다.