DOI QR코드

DOI QR Code

Structural Behavior of Steel Brace Strengthened with Non-welded Buckling Restraint Casing

무용접 좌굴방지재로 보강한 철골 가새의 구조거동

  • 김선희 (서울시립대학교, 건축공학부) ;
  • 문지영 ((주)다스구조엔지니어링) ;
  • 최성모 (서울시립대학교, 건축학부)
  • Received : 2014.10.15
  • Accepted : 2015.01.23
  • Published : 2015.04.27

Abstract

A concentrically braced steel frame is a very efficient structural system because it requires relatively smaller amount of materials to resist lateral forces. However, primarily developed as a structural system to resist wind loads based on an assumption that the structure behaves elastically, a concentrically braced frame possibly experiences the deterioration in energy dissipation after brace buckling and the brittle failure of braces and connections when earthquake loads cause inelastic behavior. Consequently, plastic deformation is concentrated in the floor where brace buckling occurs first, which can lead to the rupture of the structure. This study suggests reinforcing H-shaped braces with non-welded cold-formed stiffeners to restrain flexure and buckling and resist tensile force and compressive force equally.

철골 중심 가새골조는 최소의 물량으로 건물의 횡력에 대한 저항력을 확보할 수 있는 매우 효과적인 시스템이다. 그러나 중심가새 골조는 탄성거동을 전제로 풍하중에 대한 구조시스템으로 비탄성거동을 수반하는 지진하중에 대해서는 가새 좌굴 이후의 에너지 소산능력저하와 반복하중 하에 가새 및 접합부의 취성파단 가능성이 제기된다. 그로 인해 가새의 좌굴이 최초로 발생한 층에 소성변형이 집중되어 연약층 발생에 의한 건물의 붕괴로 이어질 가능성이 높다. 따라서 본 논문에서는 기 설치된 H형 가새를 무용접 냉간성형보강재로 보강하여 휨-좌굴을 억제하고 인장력과 압축력에 동일한 강도를 확보하는 보강안에 대한 연구를 진행하였다.

Keywords

References

  1. 유정한(2013) 중앙부 거셋 플레이트의 다층 X-가새 골조 거동에 미치는 영향, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제25권, 제2호, pp.179-186. Yoo, J.H. (2013) Effect of Mid-span Gusset Plates on the Behavior of Multi-Story X-Braced Frames. Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.25, No.2, pp.179-186 (in Korean).
  2. 이종혁, 주영규, 김영주, 김상대(2010) Diagrid BRB의 실험적 구조성능 평가, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제22권, 제3호, pp.261-270. Lee, J.H., Ju, Y.K., Kim, Y.J., and Kim, S.D. (2010) Experimental Evaluation for structural Performance of Diagrid BRB Structural System, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.22, No.1, pp.261-270 (in Korean).
  3. 조준희, 김정재, 이철호(2010) 가새좌굴을 고려한 역 V형 가새골조의 기둥부재 내진설계법, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제22권, 제1호, pp.1-12. Cho, C.H., Kim, J.J., and Lee, C.H. (2010) Seismic Design of Columns in Inverted V-Braced Steel Frames Considering Brace Buckling, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.22, No.1, pp.1-12.
  4. AISC (2010) Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction Ins.
  5. FEMA-356 (2000) Pre-standard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington DC.
  6. Watanabe, A., Hitomi, Y., Saeki, E., Wada, A., and Fujimoto, M. (1988) Properties of Brace Encased in Buckling-Restraining Concrete and Steel Tube, Proceedings of Ninth World Conference on Earthquake Engineering, Vol.IV, Japan, pp.719-724.
  7. Tsai, K.C., Lai, J.W., Hwang, Y.C., Lin, S.L., and Weng, C.H. (2004) Research and Application of Double-Core Buckling Restrained Braces in Taiwan, Proceeding of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.2179.
  8. Chen, C.C., Chen, S.Y., and Liaw, J.J. (2001) Application of Low Yield Strength Steel on Controlled Plastification Ductile Concentrically Braced Frames, Canadian Journal of Civil Engineering, Vol.28, No.5, pp.823-836. https://doi.org/10.1139/l01-044
  9. Inoue, K., Sawaizumi, S., and Higashibata, Y. (2001) Stiffening Requirement for Unbonded Braces Encased in Concrete Panels, Journal of Structural Engineering, No.127, pp.712-719. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2001)127:6(712)
  10. 박준희, 김진구(2008) 각형강봉으로 충전된 좌굴방지 가새의 반복하중 실험, 대한건축학회논문집, 대한건축사학회, 제24권, 제10호, pp.53-60. Pack, J.H. and Kim, J.G. (2008) Cycle Test of Buckling Restrained Braces Filled with Square Bars. Architectural Institute of Korea, Vol.24, No.10, pp.53-60 (in Korean).
  11. 박금성, 이상섭, 홍성엽, 배규웅(2014) 반원형 스프링으로 횡지지된 건식형 좌굴방지가새의 개발, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제26권, 제6호, pp.549-558. Park, K.S., Lee, S.S., Yub, H.S., and Gae, K.W. (2014) Development of Buckling Restrained Brace Laterally Supported by Semicircular Spring, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.26, No.6, pp.549-558.
  12. ABAQUS (2010) ABAQUS analysis user's manual 6.10, SIMULIA.

Cited by

  1. 조립형 무용접 좌굴방지재로 보강된 역V형 가새의 변형성능 vol.27, pp.3, 2015, https://doi.org/10.7781/kjoss.2015.27.3.261