• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.385-396
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• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-77
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS(reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존 보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험제는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다. 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 제시하고 이를 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.337-348
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS (reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 본 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험체는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 본 연구의 제한된 실험자료 및 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제25권5호
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• pp.343-358
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• 2023

The superelastic viscous damper (SVD) is a hybrid passive control device comprising a viscoelastic damper and shape memory alloy (SMA) cables connected in series. The SVD is an innovative damper through which a large amount of seismic energy can dissipate. The current study assessed the seismic collapse induced by steel moment-resisting frames (SMRFs) equipped with SVDs and compared them with the performance of special MRFs and buckling restrained brace frames (BRBFs). For this purpose, nonlinear dynamic and incremental dynamic analysis (IDA) were conducted in OpenSees software. Both 5- and 9-story special MRFs, BRBFs, and MRFs equipped with the SVDs were examined. The results indicated that the annual exceedance rate for maximum residual drifts of 0.2% and 0.5% for the BRBFs and MRFs with SVDs, respectively, were considerably less than for SMRFs with reduced-beam section (RBS) connections and that the seismic performances of these structures were enhanced with the use of the BRB and SVD. The probability of collapse due to residual drift in the SVD, BRB, and RBS frames in the 9-story structure was 1.45, 1.75, and 1.05 times greater than for the 5-story frame.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.220-227
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• 2005

최근에 수행된 철골모멘트 접합부의 실험 및 해석결과에 의하면, 기둥으로 각형강관을 가진 접합부가 H형강을 기둥으로 사용하는 접합부에 실험체에 비해서 조기에 스캘럽 단부에서 취성파단이 발생하는 열등한 변형능력을 나타냈다. 이는 각형강관 기둥의 면외변형에 따른 보 웨브의 모멘트 전달효율의 저하, 스캘럽이 가지는 노치효과 및 합성보의 구속효과가 주요원인으로 밝혀졌다. 실험결과는 또한 개선된 수평스티프너로 하부 플랜지를 보강한 실험체는 우수한 변형능력을 가짐을 보였다. 본 연구에서는 이러한 영향을 고려하여, 다양한 수평스티프너로 보강된 접합부에 관한 유한요소해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 파일럿 테스트를 실시한 결과, 수평스티프너로 보강된 RBS 접합부 (SR)와 연장된 수평스티프너를 가진 접합부(LH)는 우수한 변형능력을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.25-36
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• 2017

1994년 노스리지 지진 당시 발생한 용접모멘트 접합부의 취성파괴는 주로 보 하부 플랜지에서 발생하였다. 특히 국내 기존 용접철골모멘트 접합부의 경우 과다한 전단스터드 배치에 따른 의도치 않은 합성작용로 인해 지진 내습 시 보 하부 플랜지의 취성파단이 더욱 우려되는 실정이다. 본 논문에서는 합성효과로 인한 접합부 성능저하를 개선하기 위한 목적으로 중량전단탭/수평헌치/삼각헌치로 보강된 접합부 및 RBS가 도입된 접합부에 대한 실험을 실시하였다. 통상 기존 접합부 상부 플랜지의 수정이 불가하다는 점을 고려하여, 본 연구에서는 보 하부 플랜지에만 수평/삼각헌치를 보강하거나 RBS를 도입하여 이 때의 내진성능을 평가하였다. 실물대 실험 결과 수평/삼각헌치 혹은 중량전단탭으로 보강한 실험체는 모두 합성작용으로 인한 부작용을 극복하고 특수모멘트접합부가 요구하는 수준 이상의 소성회전각 5%이상을 발현함을 확인하였다. 또한 SRC 기둥에 RBS를 도입할 경우 접합부에 소요되는 변형의 대부분을 RBS측에서 일어나도록 유도함으로써 SRC기둥에 발생하는 손상을 방지하는 효과가 있음을 규명하였다. 이 중 중량전단탭 보강에 따른 접합부의 거동을 분석하기 위하여 추가의 수치해석 연구를 실시하였으며, 제시한 각각의 보강안에 대한 권장상세를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.271-280
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• 2010

본 연구에서는 국내 건축 구조용 강재인 SN490 강재를 사용하여 실물 크기의 H형강 보와 기둥으로 구성된 모멘트저항골조의 외부 T자형 용접모멘트접합부를 대상으로 실험을 계획하였다. 실험변수를 용접접근공형상, 접합부 이음 방식, RBS(Reduced Beam section)로 하여 9개의 시험체를 제작하였고, 반복재하 실물대 실험을 수행하였다. 실험에 따른 각 시험체의 파괴형태 및 모멘트-층간변위 관계, 변형률 분포를 나타내었으며, 재료인장 실험을 통하여 실험에 사용된 시험체의 전소성모멘트를 구한 다음 특수모멘트 접합부에 해당하는 시험체를 분류하였다. 각 시험체의 모멘트-층간변위 곡선을 골격곡선과 바우싱거곡선으로 분리하여 내력상승률, 소성배율, 에너지 소산량 등을 나타내었으며 이를 가지고 각 시험체의 소성변형능력을 평가하였다. 실험결과 용접접근공이 제거된 시험체가 기존 용접접근공형상을 가지는 시험체에 비하여 우수한 내진성능을 나타내었고, 보 웨브를 용접과 볼트를 병행하고 전단탭을 전체에 걸쳐 보강 용접한 시험체가 가장 우수한 내진성능을 나타내었다.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제35권4호
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• pp.135-146
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• 2019

Deep beam has high section modules compared with shallow beam of the same weight. However, deep beam has low rotational capacity and high possibility of brittle failure so it is not possible to apply deep beams with a long span to intermediate moment frames, which should exhibit a ductility of 0.02rad of a story drift angle of steel moment frames. Accordingly, KBC and AISC limit the beam depth for intermediate and special moment frame to 750mm and 920mm respectively. The purpose of this paper is to improve the seismic performance of intermediate moment frame with 1200mm depth beam. In order to enhance vulnerability of plastic deformation capacity of deeper beam, Multi-Reduced Taper Beam(MRTB) shape that thickness of beam flange is reinforced and at the same time some part of the beam flange width is weakened are proposed. Based on concept of multiple plastic hinge, MRTB is intended to satisfy the rotation requirement for intermediate moment frame by dividing total story drift into each hinge and to prevent the collapse of the main members by inducing local buckling and fracture at the plastic hinge location far away from connection. The seismic performance of MRTB is evaluated by cyclic load test with conventional connections type WUF-W, RBS and Haunch. Some of the proposed MRTB connection satisfies connection requirements for intermediate moment frame and shows improved the seismic performance compared to conventional connections.