This paper presents an analytical study aimed at evaluating the effectiveness of using buckling-restrained braces (BRBs) in mitigating the seismic response of a case study 6 storey reinforced concrete (RC) building. In the design of the BRBs with non-prismatic cross-sections, twelve combinations of ${\alpha}$ and ${\beta}$ design parameters that influence the strength and stiffness of the BRBs, respectively, were considered. The response of the structure with and without BRBs under earthquake ground accelerations were evaluated through nonlinear dynamic analysis. Two sets of ground motions representative of the design earthquake with 10% and 50% exceedance probability in fifty years were taken into account. By comparing the structural performance of the original and buckling restrained braced structures, it was observed that the use of the BRBs were very effective in mitigating the seismic response as a retrofit scheme. However, the selection of the strength and stiffness parameters of the BRBs had considerable effect on the response characteristics of RC structures. For instance, by increasing the value of ${\alpha}$ and by decreasing the value of ${\beta}$ of the buckling-restrained braces, the maximum deformation demand of the structures increased.
Oh, Young Suk;Kim, Cheol Hwan;Kim, Chae Yeong;Chae, Won Tak
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.25
no.5
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pp.475-486
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2013
This research is about design of slit type FLD which secure the buckling stability of compressive brace. 4 slit type and 8 slit type specimens were experimented by pure compressive loading. Comparing the experiment results with FEA results, the good correspondence is appeared each other. Also for deriving strength-displacement formular, an unit section of slit type FLD is transferred to idealized sandwich section. This formular explains satisfactorily experiment results, in given condition. The result of this research will be used as basic data in FLD design.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.331-336
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2008
An self-centering energy-dissipative (SCED) bracing system has recently been developed as a new seismic force resistant bracing system. The advantage of the SCED brace system is that, unlike other comparable advanced bracing systems that dissipate energy, such as the buckling restrained brace system, it has a self-centering capability that reduces or eliminates residual building deformations after major seismic events. In this study seismic performance of SCED braced frames is evaluated for a set of 20 design level earthquake records. According to analysis results the SCED systems showed more uniform interstory drift demand for buildings with 8 story or fewer. The residual deformation in SCED buildings turned out to be much less than that of moment-resisting frames.
Park, Man Woo;Ju, Young Kyu;Kim, Myeong Han;Kim, Ji Young;Kim, Sang Dae
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.2
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pp.355-364
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2008
The Buckling-Restrained Braces (BRB) has been developed to inhibit buckling and exhibit stable behavior under both tensile and compressive cycles. In this study, an experimental has been conducted by using the strength of its members and loading protocols as parameters to evaluate the structural performance of BRB (without in-filled concrete). Specimens are composed of an inner core and an outer tube with different steel strengths. When high-strength steels were used as inner cores, the ductility of BRB decreasedm and the requirements (Cumulative Plastic Ductility) of the AISC Seismic Provisions were not satisfied. However, when high-strength steels were used as inner cores instead of conventional strength steel cores, the maximum capacity increased significantly and displayed similar performance in total energy dissipation.
Park, Man Woo;Ju, Young Kyu;Kim, Myeong Han;Kim, Ji Young;Kim, Sang Dae
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.1
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pp.33-42
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2008
Buckling-Restrained Braces (BRB) has been developed to inhibit buckling and exhibit stable behavior underboth tensile and compresive cycles. In this study, an experime nt has been conducted by using the strength of its members and loading protocols as parameters to evaluate the structural performance of BRB (without in-filed concrete). Specimens are composed of an inner core and an outer tube with diferent steel strengths. When high-strength steels were used as iner cores, the ductility of BRB decreased, and the requirements (Cumulative Plastic Ductility) of the AISC Seismic Provisions were not satisfied. however, when high-strength steels were used as inner cores instead of conventional strength stel cores, the maximum capacity increased significantly and displayed similar performance in total energy dissipation.
Park, Keum Sung;Lee, Sang Sup;Hong, Sung Yub;Bae, Kyu Woong
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.26
no.6
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pp.549-558
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2014
Buckling restrained braces(BRBs) developed as a seismic protection element, hysteretic damper, have been investigated in America and Japan mainly. BRBs are composed of a steel core and concrete-filled steel casing. It is one of the major causes of drop in productivity to fill the steel casing with concrete. To improve this problem, the BRB is introduced in which the steel core is restrained with a pair of semicircular springs. In this paper, the numerical and analytical investigation about the desirable configuration for a semicircular spring is presented. Firstly, the stiffness and strength of semicircular spring is determined theoretically to buckle into a very high-order modes. Then, the required stiffness and strength are calculated under the practical design conditions and considered as reference values to find a proper configuration. The material strength and thickness of semicircular spring are chose from the finite element analysis for 5 semicircular springs with varying height. Finally, the nonlinear buckling analysis of BRB with proper semicircular springs shows that the bucking strength of the whole BRB is very similar to the strength of steel core with length between semicircular springs.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.14
no.6
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pp.11-21
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2010
This study presents seismic responses of 5-story reinforced concrete structures retrofitted with the buckling-restrained braces using a time-dependent element. The time-dependent element having birth and death times can freely be activated within the user defined time intervals during the time history analysis. The buckling-restrained brace that showed the largest energy dissipation capacity among the test specimens in previous research was used for retrofitting the RC buildings in this study. It was assumed that the first story of the damaged building under the first earthquake was retrofitted with the buckling-restrained braces considered as the time-dependent element before the second of the successive earthquakes occurs. Under this assumption, this paper compares seismic responses of the RC structures with the time-dependent element subjected to the successive earthquake. Subjected to the second earthquake, it was observed that activation of the BRB systems largely decreases deformation of the moment frame where the damage was concentrated under the first earthquake. However, damages to the shear wall systems were increased after activation of the BRB systems. Since the cumulative damages of the shear wall systems were infinitesimal compared with the retrofit effect of the moment frame, the BRB system was effective under the successive earthquake.
Kim, Young Ju;Jung, In Yong;Ju, Young K.;Kim, Sang Dae
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.21
no.3
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pp.257-266
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2009
The results of the analysis of the structural behavior of diagrid nodes that were subjected to cyclic loads such as wind and earthquakes was not fully understood due to difficulties in considering the welding type. In this study, diagrid nodes were tested to determine their behavior when they are subjected to seismic or wind loads. Five specimens were designed and fabricated. The corresponding test parameters were the welding type for each point and the length of the overlap of the side stiffener and the brace web. Tensile force was applied to one diagrid brace member, and compression force was applied to the other diagrid brace member. Cyclic loading was applied until the failure. The test showed that failures are due to axial stress from axial force and the additional bending moment of the two combined axial forces that have different directions. Tensile failure was observed from the tensile force, and local buckling was observed from the compressive force at the flange of the brace member. In addition, the welding type and the length overlap affected the initial stiffness, the yielding stress, and the energy absorption of the diagrid node.
According to the capacity design concept which forms the basis of the current steel seismic codes, the braces in concentrically braced frames (CBFs) should dissipate seismic energy through cyclic tension yielding and cyclic compression buckling while the beams and the columns should remain elastic. Brace buckling in inverted V-braced frames induces unbalanced vertical forces which, in turn, impose the additional beam moments and column axial forces. However, due to difficulty in predicting the location of buckling stories, the most conservative approach implied in the design code is to estimate the column axial forces by adding all the unbalanced vertical forces in the upper stories. One alternative approach, less conservative and recommended by the current code, is to estimate the column axial forces based on the amplified seismic load expected at the mechanism-level response. Both are either too conservative or lacking technical foundation. In this paper, three combination rules for a rational estimation of the column axial forces were proposed. The idea central to the three methods is to detect the stories of high buckling potential based on pushover analysis and dynamic behavior. The unbalanced vertical forces in the stories detected as high buckling potential are summed in a linear manner while those in other stories are combined by following the SRSS(square root of sum of squares) rule. The accuracy and design advantage of the three methods were validated by comparing extensive inelastic dynamic analysis results. The mode-shape based method(MSBM), which is both simple and accurate, is recommended as the method of choice for practicing engineers among the three.
In this paper, two kinds of buckling restrained braces (BRBs) are designed to improve the mechanical properties and fatigue life, the reserved gap and viscoelastic filler with high energy dissipation capacity are employed as the sliding element, respectively. The fatigue life of BRBs considering the effect of sliding element is predicted based on Manson-Coffin model. The property tests under different displacement amplitudes are carried out to evaluate the mechanical properties and fatigue life of BRBs. At last, the finite element analysis is performed to study the effects of the gap and viscoelastic filler on mechanical properties BRBs. Experimental and simulation results indicate that BRB employed with viscoelastic filler has a higher fatigue life and more stable mechanical property compared to BRB employed with gap, and the smaller reserved gap can more effectively improve the energy dissipation capacity of BRB.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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