• Earthquakes and Structures
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• 제8권6호
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• pp.1349-1362
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• 2015

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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.475-486
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• 2013

본 연구는 압축가새의 변형을 FLD부분에 집중시켜 압축가새의 좌굴안정성을 확보하는 슬릿형 FLD에 관한 것이다. 4개 및 8개의 슬릿형 실험체를 슬릿길이 별로 단순압축실험하였다. 그 결과를 유한요소해석과 비교 검토하여 해석의 유효성을 입증하였다. 또한 전단면을 구성하는 단위요소를 이상화된 샌드위치 단면으로 치환하여, 슬릿개수와 슬릿길이를 변수로 하는 압축력과 축방향 변형의 관계식을 유도하였다. 이 식은 주어진 범위 내에서 실험결과와 좋은 대응을 보인다. 본 연구는 FLD설계의 기본데이터로써 이용 될 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
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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.

• 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.

• 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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.11-21
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• 2010

본 연구에서는 시간종속요소를 이용하여 상부벽식-하부골조구조가 고려된 중 저층 철근콘크리트 구조물의 동적응답을 조사하였다. 시간종속요소란 사용자가 원하는 시간간격에서 부재를 활성화할 수 있는 진보된 요소로써 기존의 수행되었던 실험을 통해 가장 우수한 성능을 보인 채널형 비좌굴가새가 해석에서 보강요소로 고려되었다. 시간종속요소로 고려된 비좌굴가새는 1차 지진하중에 의해 구조물이 손상된 후에 2차 지진하중이 발생하기 전에 모멘트골조에 설치, 보강된 것으로 가정되었다. 이러한 가정을 바탕으로 내진설계가 고려되지 않은 5층 콘크리트 건물에 연속지진하중의 적용을 통하여 시간종속요소의 영향에 따라 구조물의 동적응답을 비교하였다. 2차 지진파가 발생했을 때 비좌굴가새를 활성화시키는 것은 1차 지진하중에 의해 손상이 집중된 모멘트골조의 변형을 크게 감소시키는 것으로 조사되었다. 그러나 전단벽시스템은 BRB시스템이 활성화된 이후에도 손상이 증가하는 것으로 나타났다. 모멘트골조의 보강효과에 비해 전단벽시스템의 누적손상이 매우 미세하기 때문에 연속지진하중에 대한 BRB시스템은 효과적인 보강방법으로 조사되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.257-266
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• 2009

다이아그리드 노드의 지진 및 바람에 의한 반복하중에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 용접특성의 반영이 어려워서 한계가 있다. 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조거동을 알아보기 위해 다이아그리드의 노드부를 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 실험체는 총 5개이며 실험의 변수는 각 부분의 용접방법, 측면스티프너와 가새 웨브의 겹침길이이다. 한쪽 대각가새에는 인장력을, 다른쪽 대각가새에는 압축력을 가하는 반복가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 축력과, 방향이 상이한 두 힘의 합력으로 인한 부가적 모멘트에 의한 작용으로 나타났다. 인장력에 의해서 가새 부재의 플랜지가 파단하였고, 압축력에 의해서 가새 플랜지의 국부좌굴이 일어났다. 또한 겹침길이와 용접타입은 초기 강성, 항복 내력 및 에너지 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2010

현행 강구조내진설계철학의 근거인 역량설계법(capacity design method)에 의할 때 중심가새골조의 에너지 소산요소인 가새가 인장항복하고 압축좌굴 할 때 보와 기둥은 탄성상태를 유지해야 한다. 중심가새골조의 대표적 형식인 역V형 가새골조의 경우 가새가 좌굴하면 인장가새와 압축가새 사이에 수직불균형력이 발생하여 보와 기둥에 추가적인 하중이 가해지므로 이를 반영하여 보 및 기둥 부재를 탄성설계해야 한다. 지진하중 발생시에 모든 가새가 동시에 좌굴하지 않는다는 것은 잘 알려져 있지만, 특정층의 좌굴발생 유무를 정확히 예견하는 방법은 아직 존재하지 않는다. 따라서 현행 설계기준에서는 모든 층에서의 동시 좌굴을 가정하여 보수적으로 설계하거나 시스템초과강도계수로 증폭된 특별지진하중에 대해 기둥부재를 탄성설계하는 경험적이고 우회적인 방법을 제시하고 있다. 이를 개선하기 위한 첫 번째 단계는 우선 지진 내습시에 좌굴발생이 예견되는 층을 정확히 예측하는 것이다. 본 논문에서는 1차모드 푸쉬오버해석, 고차모드 푸쉬오버해석, 선형고유치해석에 의해 좌굴층을 예측한 후 이를 토대로 가새좌굴이 기둥에 가하는 축력을 산정하는 세 가지의 새로운 방법, 즉 FMPM(First Mode Pushover Method), MMPM (Multi-Mode Pushover Method), MSBM(Mode Shape Based Method)을 제안하였다. 이 세 가지 방안의 핵심은 좌굴 포텐셜이 높은 것으로 감지된 층의 수직불균형력은 선형합산하고 그렇지 않은 층의 수직불균형력은 SRSS(square root of sum of squares)법에 의해 조합하여 기둥에 가해지는 축력을 산정하는 것이다. 3층에서 15층에 이르는 5개의 골조모델에 대해 20개 지진가속도기록을 입력으로 한 방대한 비선형동적해석을 수행하여 제시한 방안의 타탕성을 검증하였다. 세 방법에 의한 기둥설계 결과는 모두 현행 설계기준의 방법보다 기둥의 물량을 대폭 줄이면서도 기둥부재가 탄성상태를 유지하여 역량설계법의 철학을 만족시켰다. 특히 MSBM은 간단한 선형 고유치해석결과만을 이용하지만 본 연구에서 가장 정확한 축력산정법인 MMPM과 큰 차이를 보이지 않을 정도로 정확하다. 실무 여건에서도 사용 가능한 방법으로 MSBM을 추천한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권2호
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• pp.139-150
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• 2018

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.