• Steel and Composite Structures
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• 제30권4호
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• pp.383-392
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• 2019

Passive steel dampers have shown favorable performance in last earthquakes, numerical and experimental studies. Although steel dampers are more affordable than other types of damper, they are not economically justified for ordinary buildings. Therefore, in this paper, an innovative steel damper with shear yielding mechanism is introduced, which is easy to fabricate also can be easily replaced after sever earthquakes. The main goal of implementing such a mechanism is to control the possible damage in the damper and to ensure the elastic behavior of other structural components. The numerical results indicate an enhancement of the hysteretic behavior of the concentrically braced frames utilizing the proposed damper. The proposed damper change brittle behavior of brace due to buckling to ductile behavior due to shear yielding in proposed damper. The necessary relations for the design of this damper have been presented. In addition, a model has been presented to estimate load-displacement of the damper without needing to finite element modeling.

• 국제강구조저널
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• 제18권5호
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• pp.1666-1683
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• 2018

To explore seismic behavior of blind bolted concrete-filled steel tube (CFST) frames infilled with precast sandwich composite wall panels (SCWPs), a series tests of blind bolted square CFST frames with precast SCWPs under lateral low-cyclic loading were conducted. The influence of the type of wall concrete, wall-to-frame connection and steel brace setting, etc. on the hysteretic curves and failure modes of the type of composite structure was investigated. The seismic behavior of the blind bolted CFST frames with precast SCWPs was evaluated in terms of lateral load-displacement relation curves, strength and stiffness degradation, crack patterns of SCWPs, energy dissipation capacity and ductility. Then, a finite element (FE) analysis modeling using ABAQUS software was developed in considering the nonlinear material properties and complex components interaction. Comparison indicated that the FE analytical results coincided well with the test results. Both the experimental and numerical results indicated that setting the external precast SCWPs could heighten the load carrying capacities and rigidities of the blind bolted CFST frames by using reasonable connectors between frame and SCWPs. These experimental studies and FE analysis would enable improvement in the practical design of the SCWPs in fabricated CFST structure buildings.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.437-443
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• 2021

본 논문에서는 중심가새골조의 내진성능 향상을 위한 전단항복 댐퍼의 개발을 수행하였다. 실용성이 높은 댐퍼의 개발을 위해서 구조적 간결성과 내진성능의 신뢰도에 중점을 둔 상세를 제시하기 위해 노력하였다. 지진 발생 시 에너지 소산 메커니즘에 대한 신뢰도가 높고, 지진 발생 후 항복 부위의 교체가 쉬운 형태로 고안되었다. 댐퍼의 끼움강판 치수를 변경함으로써 전단, 휨-전단, 휨 메커니즘을 조절하여 설계할 수 있다. 비선형 유한요소해석을 통해서 댐퍼의 항복 메커니즘에 따른 구조적 거동을 분석하였고, 전단항복 메커니즘 댐퍼가 휨항복 메커니즘 댐퍼에 비해 강성, 강도, 에너지 소산 측면에서 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.39-48
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• 2022

The energy dissipation of inverted V-type eccentric steel braced frames can be achieved through the yielding of a slit link, through yielding of a number of strips between slits when the frame is subjected to inelastic cyclic deformation. On the other hand, the development of seismic resistance system without residual deformation is obtained by applying the superelasdtic shape memory alloy (SMA) material into the brace and link elements. This paper presents results from a systematic three-dimensional nonlinear finite element analysis on the structural behavior of the eccentric bracing systems subjected to cyclic loadings. A wide scope of structural behaviors explains the horizontal stiffness, hysteretic behaviors, and failure modes of the recentering eccentric bracing system. The accurate results presented here serve as benchmark data for comparison with results obtained using modern experimental testing and alternative theoretical approaches.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권4호
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• pp.569-586
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• 2022

This study introduces a novel friction damper as a component of a recentering frame connection, to solve the problem of structural repair costs, caused by stiffness deterioration and brittle fracture of the central brace frame (CBF). The proposed damper consists of shape memory alloy (SMA) bars with pretension applied to them to improve the stability. SMAs reduce the residual displacement by virtue of the properties of the materials themselves; in addition, a pretension can be applied to partially improve their energy dissipation capacity. The damper also consists of a friction device equipped with friction bolts for increased energy dissipation. Therefore, a study was conducted on the effects of the friction device as well as the pretension forces on the friction damper. For performance verification, 12 cases were studied and analyzed using ABAQUS program. In addition, the friction and pretension forces were used as variables in each case, and the results were compared. As a result, when the pretension and friction force are increased, the energy dissipation capacity gradually increases by up to about 94% and the recentering capacity decreases by up to about 55%. Therefore, it has been shown that SMA bars with adequate pretension in combination with bolts with adequate frictional force effectively reduce residual deformation and increase damper capacity. Thus, this study has successfully proposed a novel friction damper with excellent performance in terms of recentering and energy dissipation capacity.

• 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).

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.438-443
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• 2022

본 연구에서는 실대형 실험과 구조해석을 통해서 현장에서 사용되는 가새 시스템을 적용한 강관 골조 플라스틱 연동온실의 횡하중 가력시험을 수행하고 성능을 분석하였다. 횡강성과 응력을 분석하기 위해 실험체에 변위와 변형률계를 각각 9개소 및 16개소 설치하였으며 가새의 설치 유무에 따른 성능을 비교하기 위해 구조해석을 수행하였다. 실대형 실험과 가새의 설치 유무에 따른 구조해석 결과 비교에서 구조물의 횡강성이 많은 차이를 보였다. 실험체의 측고 부근에서 측정한 횡강성은 가새 시스템을 설치함으로 강성을 최대 44%까지 증가시켰다. 현장에서 사용하는 가새의 접합부가 충분한 강성을 확보하지 못함으로써 외력을 전체 구조물에 적절히 전달하지 못하여 횡강성이 구조해석 결과보다 많이 저하되는 현상이 나타났다. 따라서 온실 설계 시 구조성능의 신뢰성을 높이기 위해서 가새 시스템의 연결방법, 설치위치, 부재의 최대길이 등 온실의 접합부에 대한 명확한 시공방법과 설계기준이 정립되어 온실 설계가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권1호통권44호
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• pp.75-82
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• 2000

현재 접합부에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 구조물의 설계에서는 접합부를 강접합 또는 핀접합으로 가정하여 설계를 하고 있으나, 실제 접합부의 거동은 완전한 강접합도 핀접합도 아닌 반강접의 특성을 보이고 있다. 본 연구에서는 이러한 반강접의 분야 중 더블앵글에 의한 접합부의 거동을 파악하고자 한다. 중 저층 건물에서 가새의 지지능력을 상실하거나, 갑작스럽게 발생할지 모르는 축방향 인장력에 대한 더블앵글의 거동을 상용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3D 비선형 해석을 수행하였다. 3D 해석결과를 이용하여 더블앵글 접합부를 단순화한 앵글모델로 유도한 후 앵글의 코너에서의 회전강성을 찾아내어 더블앵글 접합부에 대한 설계 기초자료로 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.375-384
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• 2009

효과적인 횡력저항 시스템중에 하나인 다이아그리드 구조 시스템의 사용이 늘어나고 있다. 하지만 다이아그리드 노드의 바람 및 지진에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 한계가 있다. 특히 용접특성의 반영이 어려운데, 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조적 거동을 알아보기 위해 실제부재의 5분의 1로 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 주요 부위의 용접방법, 설계상세등 5가지 변수에 대하여 총 네 개의 실험체를 제작했다. 한쪽 가새부재에는 압축력을, 다른 쪽 가새부재에는 인장력을 가하는 반복가력 실험을 수행했다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 인장력과 부가모멘트에 의한 파괴와 인장력만에 의한 용접부의 파단으로 나뉜다. 용접방법과 설계상세에 따른 초기강성, 항복강도의 차이는 없었다. 용접방법에 따른 파괴 형상의 차이가 있었으며 설계상세는 에너지 흡수능력에 영향을 미쳤다.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권5호
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• pp.527-542
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• 2020

In traditional eccentrically braced steel frames, damages and plastic deformations are limited to the links and the main structure members are required tremendous sizes to ensure elasticity with no damage based on the force-based seismic design method, this limits the practical application of the structure. The high strength steel frames with eccentric braces refer to Q345 (the nominal yield strength is 345 MPa) steel used for links, and Q460 steel utilized for columns and beams in the eccentrically brace steel frames, the application of high strength steels not only brings out better economy and higher strength, but also wider application prospects in seismic fortification zone. Here, the structures with four type eccentric braces are chosen, including K-type, Y-type, D-type and V-type. These four types EBFs have various performances, such as stiffness, bearing capacity, ductility and failure mode. To evaluate the seismic behavior of the high strength steel frames with variable eccentric braces within the similar performance objectives, four types EBFs with 4-storey, 8-storey, 12-storey and 16-storey were designed by performance-based seismic design method. The nonlinear static behavior by pushover analysis and dynamic performance by time history analysis in the SAP2000 software was applied. A total of 11 ground motion records are adopted in the time history analysis. Ground motions representing three seismic hazards: first, elastic behavior in low earthquake hazard level for immediate occupancy, second, inelastic behavior of links in moderate earthquake hazard level for rapid repair, and third, inelastic behavior of the whole structure in very high earthquake hazard level for collapse prevention. The analyses results indicated that all structures have similar failure mode and seismic performance.