• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.379-388
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• 2003

철골가새골조 내 가새 부재의 에너지 소산 등의 이력 특성을 조사하기 위하여 비선형 구조해석 프로그램인 DRAIN-2DX를 이용한 단층 구조물의 동적 해석을 수행하였다. 가새 부재의 세장비(KL/r) 및 구조물 반응 수정 계수(R)을 변수로 15개의 가새 부재가 설계되었고 인공지진을 포함 6개의 지진기록을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 총 90개의 동적 해석 및 해석결과 비교 분석을 통하여 다음의 사실을 알 수 있었다. (1) 큰 반응 수정 계수(R)로 설계된 철골가새골조 내의 가새 부재가 구조물이 우수한 연성 거동을 통하여 큰 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$를 갖게 되리라 예상과는 달리 해석 결과 큰 R값으로 설계된 가새 부재가 좌굴 이후 심한 강도 저하를 보이고 작은 가새 부재력으로 설계되기 때문에 오히려 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$가 작았다. (2) 해석 결과 Lee and Bruneau (2002)에 의해 수집된 실험 결과들을 근거로한 실험 자료, 모두 세장한 가새 부재가 대부분의 경우 더 큰 연성을 갖기는 하지만 작은 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$를 갖고 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제39권5호
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• pp.717-732
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• 2011

Nonlinear dynamic analysis and evaluation of eccentric braced steel frames (EBF) equipped with friction damper (FD) is studied in this research. Previous studies about assessment of seismic performance of steel braced frame with FD have been generally limited to installing this device in confluence of cross in concentrically braced frame such chevron and x-bracing. Investigation is carried out with three types of steel frames namely 5, 10 and 15 storeys, representing the short, medium and high structures respectively in series of nonlinear dynamic analysis and 10 slip force values subjected to three different earthquake records. The proper place of FD, rather than providing them at all level is also studied in 15 storey frame. Four dimensionless indices namely roof displacement, base shear, dissipated energy and relative performance index (RPI) are determined in about 100 nonlinear dynamic analyses. Then average values of maximum roof displacement, base shear, energy dissipated and storey drift under three records for both EBF and EBF equipped with friction damper are obtained. The result indicates that FD reduces the response compared to EBF and is more efficient than EBF for taller storey frames.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.179-186
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• 2013

가새골조는 가장 경제적이고 효과적인 내진시스템 중 하나로써 자주 사용된다. 그러나 중앙부 거셋플레이트를 포함하는 다층 X-형 가새골조의 경우, 실무에서 뿐만 아니라 거동에 대한 연구도 드물다. 그 결과, 이 시스템의 내진 성능과 접합부 설계에 미치는 영향은 아직 잘 알려져 있지 않다. 이 영향을 파악하기 위해 선행해석연구가 수행됐고 이 선행연구는 실험체 제작 전에 수행되어 시스템 거동을 예측하고 효과적인 디자인을 위해 수행되었다. 선행연구 결과를 보면 중앙부(X 교차부) 거셋플레이트와 코너부 거셋플레이트의 거동이 상당히 다르다는 것을 알 수 있다. 선행연구의 결과로 결정된 실제크기의 2층 중심가새골조 실험체의 실험결과와 해석결과를 요약하였고 그 결과를 비교하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.741-748
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• 2006

Seismic performance evaluation was conducted for four wind-designed concentrically braced steel highrise buildings in order to check the feasibility of designing steel highrise buildings per elastic seismic design criterion (or strength and stiffness solution) in the regions of strong wind and moderate seismicity. The pushover analysis results revealed that the wind-designed highrise buildings possess significantly increased elastic seismic capacity due to the overstrength resulting from the wind serviceability criterion. The strength demand-to-capacity study showed that, due to the wind-induced overstrength, highrise buildings with a slenderness ratio of larger than four or five can withstand elastically even the maximum considered earthquake at the performance level of immediate occupancy. Based on the analytical results of this study, practical elastic seismic design procedure for steel highrise buildings in the regions of moderate seismicity is proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권2호
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• pp.237-252
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• 2023

The article describes the development of a novel dissipative bracing connection device (identified by the acronym DRBrC) for concentrically braced frames in steel and composite structures. The origins of the device trace back to the seminal work of Kelly, Skinner and Heine (1972), and, more directly related, to the PIN-INERD device, overcoming some of its limitations and greatly improving the replaceability characteristics. The connection device is composed of a rigid housing, connected to both the brace and the beam-column connection (or just the column), in which the axial force transfer is achieved by four-point bending of a dissipative pin. The experimental validation stages, presented in detail, consisted of a preliminary testing campaign, resulting in successive improvements of the original device design, followed by a systematic parametric testing campaign. That final campaign was devised to study the influence of the constituent materials (S235 and Stainless Steel, for the pin, and S355 and High Strength Steel, for the housing), of the geometry (four-point bending intermediate spans) and of the loading history (constant amplitude or increasing cyclic alternate). The main conclusions point to the most promising DRBrC device configurations, also presenting some suggestions in terms of the replaceability requirements.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.1-9
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• 2013

철골구조에서 지진력 저항시스템으로 많이 사용되고 있는 가새골조시스템은 중심가새골조(Concentrically Braced Frames, CBF)와 편심가새골조(Eccentrically Braced Frames, EBF)로 구분하여 KBC2009 건축구조기준에서는 서로 다른 반응수정계수를 적용하여 설계하도록 되어있다. 현행 내진설계기준에서 편심가새골조에 대하여 링크 타단 접합부의 종류에 따라 모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수는 R=8, 비모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수 R=7로 적용하여 설계하도록 규정하고 있을 뿐 편심길이의 영향을 고려하지 않고 있다. 본 연구에서는 편심가새골조 중에서 역V형가새골조를 대상으로 비탄성 거동을 파악한 다음 편심길이에 따른 반응수정계수를 산정하여 내진설계 기준에서 제시한 값과 비교한 결과 편심가새골조에 대하여 동일한 반응수정계수를 적용하는 것은 적절하지 않음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.29-37
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• 2004

초과강도계수와 연성계수는 현행 내진기준에서 사용되는 반응수정계수를 결정하기 위한 두 가지 중요한 계수이다. 본 논문에서는 다양한 층수 및 경간을 갖는 역V형 특수 중심가새골조의 비선형 정적 해석을 수행하여 초과강도계수와 연성계수를 구하고 이를 이용하여 반응 수정계수를 산정하였다. 해석결과에 따르면 저층 구조물의 경우 IBC-2000에서 제시한 값보다 큰 반응수정계수 값을 가지며, 중층 이상의 경우 기준에서 제시한 값보다 작은 값으로 나타났다. 또한 초과강도계수와 연성계수는 구조물의 높이가 감소할수록, 스팬의 길이가 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권1호통권41호
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• pp.33-42
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• 2005

국내와 같이 풍하중이 지배 횡하중으로 작용하는 중/약진대라 할지라도 초고층건물의 설계를 담당하고 있는 구조기술자는 특정세기의 잠재지진(가령 재래기 500년 정도의 설계용지진동 또는 재래기 2400년 정도의 최대한도지진)이 구조시스템에 미칠 수 있는 구조적 영향을 합리적으로 평가할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 중/약진대로 분류되는 국내의 지진환경하에서, 국내 구조사무소의 평균적 실무관행에 따라 내풍설계된 초고층 철골중심가새골조를 가정하여 지진해석을 수행하고 내진성능을 평가하였다. 내풍설계에서 요구되는 사용성 요건 및 횡력저항 철골부재에 부과돠는 폭-두께비 제한 등으로 인해 상당한 크기의 시스템 초과강도(system overstrength)가 유입됨을 확인할 수 있었다. 내풍설계과정에서 부차적으로 기인하는 이 시스템 초과강도로 인하여, 본 연구의 세장비 6 이상의 철골조 초고층 중심가새골조는 2400년 재래기의 최대한도지진에 대해서도 즉시입주 가능한 거동수준에서 탄성적으로 저항할 수 있음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.523-535
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• 2014

현 내진기준의 근간인 역량설계법(capacity design)에 의할 때, 중심가새골조의 내진설계는 기둥 및 보부재는 탄성부재로, 가새부재는 반복적인 인장과 압축을 통해 지진에너지를 소산하는 비탄성 부재로 설계되어야 한다. 가새부재는 에너지를 소산하는 과정에서 기둥부재에 추가적인 축력을 유입시키므로, 이 추가 축력을 고려하여 기둥부재를 탄성설계해야 한다. 현행 기준은 중심가새골조의 기둥부재 설계시 전층의 가새가 동시에 인장항복 및 좌굴하는 가장 보수적인 상황을 가정하여 기둥의 축력을 산정하거나 특별지진하중에 대해 기둥을 설계하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 전층의 가새가 동시에 좌굴할 가능성은 희박하며, 특별지진하중에는 시스템 초과강도라는 경험적이고 우회적인 요소가 도입되었다는 한계가 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 몇몇 선행 관련 연구들 역시 가새의 좌굴을 명시적으로 고려하지 못하였을 뿐더러 역학적 근거도 희박하다. 최근에 행해진 연구 중에서 역 V형 중심 가새골조를 대상으로, 기존의 기둥축력 산정법이 가지는 한계를 극복할 수 있는 새로운 기둥축력 산정법이 제안된 바가 있다. 하지만 역 V형 중심 가새골조와 X형 중심 가새골조의 하중전달 메커니즘은 상이하기 때문에 이 축력산정법을 X형 가새골조에 그대로 적용할 수는 없다. 따라서 본 연구에서는 X형 중심가새골조만의 역학적 특성을 고려한 네 가지의 기둥축력 산정법을 제안하였다. 특히 모달질량을 가중치로 고려하여 고차모드의 영향을 반영할 수 있는 새로운 방안을 제시하였다. 방대한 지진데이터를 입력으로 한 비선형 동적해석을 수행하여 제시된 방안의 타당성을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.249-257
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• 2015

철골보통중심가새골조의 수직불균형력에 대한 설계 요구사항이 KBC2009에서 처음으로 도입하였고, 이를 통하여 설계지진에서의 인명안전성능이라는 목표내진성능을 만족하도록 유도하고 있다. 그러나 수직 불균형력의 영향이 ASCE7-10에서 암시적으로 제시하는 최대고려지진에서의 구조물 붕괴방지성능에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 제한적으로 이루어지고 있어 KBC2009를 따라 설계된 철골보통중심가새골조의 붕괴성능을 조사할 필요가 있다. 이를 위하여 본 논문에서는 역V형 철골보통중심가새골조의 최대고려지진에서의 붕괴양상을 조사하였다. 두 가지 지반조건과 세 가지 다른 수직불균형력 조건을 해석변수로 하여 총 6개의 5층 규모의 철골보통중심가새골조 표본건물을 설계하였다. 비선형 정적해석과 비선형 동적해석을 통하여 표본건물들의 내진성능과 붕괴양상을 조사하였다. 해석결과를 통해 수직 불균형력은 철골보통중심가새골조의 내진성능에 지대한 영향을 미쳤고, 바람직한 붕괴양상과 붕괴방지성능을 달성하기 위하여 불균형력에 대한 적절한 고려가 필요한 것으로 나타났다.