• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.323-334
• /
• 2003

비선형정적해석과 같은 성능기초설계를 위해서는 부재의 비선형거동을 정확하게 예측하여야 한다. 본 연구에서는 단부횡보강된 구조벽의 휨모멘트-곡률관계를 구하는 방법을 개발하기 위하여 해석연구를 실시하였다. 비선형해석을 수행하여 수직방향 철근의 배치형태와 단부횡보강 길이의 변화에 따른 구조벽체의 거동특성과 파괴 메카니즘의 변화를 연구하였다. 분석결과, 적절하게 횡보강된 벽체의 최대강도는 비횡보강 콘크리트가 극한 압축변형율에 도달하는 경우에 발생한다. 단부집중배근을 갖는 벽체에서는 취성파괴가 일어나며, 웨브의 수직철근은 연성파괴를 유도하는 역할을 한다. 이러한 연구결과에 근거하여 다양한 배근형태를 갖는 벽체에 대한 모멘트-곡률관계를 정의하였다. 이 제안된 관계에 따르면 단부횡보강된 구조벽체의 변형능력은 재하된 압축력에 비하여 횡보강 콘크리트의 압축재하능력이 증가할수록 증가한다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권2호
• /
• pp.169-178
• /
• 2009

현행 도로교설계기준의 철근콘크리트 교각 심부구속 횡방향철근량 산정식은 중심축력을 받는 기둥에서 콘크리트 피복이 탈락된 후 콘크리트 심부만으로 저항하는 축강도가 콘크리트 피복이 탈락되기 이전의 축강도 이상이 되기 위하여 필요한 횡구속 철근비로서 콘크리트 압축강도, 횡방향철근 항복강도 및 단면적비율을 주요변수로 고려하고 있다. 이들 변수 중 피복두께에 따라 달라지는 전체단면적과 심부단면적의 단면적비율은 압축파괴 영역에서의 강도발현 측면을 고려한 변수이므로 교각과 같이 작용축력이 상대적으로 낮아 축력보다는 모멘트에 의해서 지배되는 인장파괴 영역의 연성거동 측면에서는 단면적비율이 미치는 영향은 크지 않다. 그러나 설계기준의 횡방향철근량 산정식 자체가 교각의 내진거동에 중요한 요소인 연성능력을 직접적으로 고려한 식이 아니기 때문에 단면크기가 상대적으로 작은 경우 또는 내구성 등의 확보 차원에서 콘크리트 피복두께가 증가하여 단면적비율이 과도하게 커지는 경우에는 교각의 시공성 및 경제성이 저하될 정도로 많은 횡방향철근량이 요구되는 문제점을 야기한다. 따라서 본 논문에서는 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 비교, 분석하고 보다 합리적인 내진설계를 위한 심부구속 횡방향철근량 산정식을 수정 제안하였으며 국내 외에서 수행된 실험 결과를 바탕으로 제안식의 안전율 및 타당성을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제6권4호
• /
• pp.65-73
• /
• 2002

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이며, 이를 위한 방법으로는 비선형시각이력해석법, 비선형 정적해석법, 비선형 효과를 고려한 등가선형해석법 등이 있다. 일부 규준에서는 pushover곡선으로부터 작성한 성능스펙트럼과 선형 응답스펙트럼으로부터 작성한 요구스펙트럼으로 이루어진 능력스펙트럼법을 제안하고 있다. 이 방법은 개념적으로는 간단하나 반복과정이 요구되며, 부정확한 결과를 산출하는 경우가 많다. 이에 따라 시행착오적인 등가선형 스펙트럼대신 비선형스펙트럼을 사용하는 방법들에 대한 연구들이 진행되고 있다. 비선형 요구스펙트럼은 표준적 선형 설계스펙트럼으로부터 결정될 수 있으며, 이 방법은 등가선형의 경우보다는 계산과정이 대폭 줄어들기는 하나 아직도 다소의 연산과정이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 다자유도계의 구조물에 대한 pushover곡선으로부터 구조물의 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 일련의 계산과정을 거치지 않고도, 직접적으로 비선형 최대응답을 구할 수 있는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 제시하극 집중질량계의 MDF(다자유도계) 모델에 대해 다양한 지진기록과 제하강성저하지수를 변수로 하여 NDSM의 적용성과 신뢰성을 평가하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 다자유도계 구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법에 의한 최대변위 응답은 비선형 시각이력해석법에 의한 응답과 거의 일치하므로 실용적인 방법으로 사료된다. 2) 비선형 직접스펙트럼법과 비선형 시각이력해석에 의해 산정된 죄상층 변위 결과를 비교하면, 항복후강성계수가 0.1, MAD(modal adaptive distribution)에 의한 수평정적하중분폰 그리고 제하강성저하지수가 0.2~O.3일 때 평균오차가 가장 줄어드는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.519-530
• /
• 2013

본 연구에서는 스터드패널과 경량철골골조로 구성된 모듈러건물 유닛의 강성, 하중재하능력, 연성능력, 에너지소산능력 등 내진성능을 평가하기 위하여 주기실험을 수행하였다. 모듈러건물 유닛의 횡력저항요소로서 스트랩브레이스 및 시트강판으로 보강된 스터드패널을 사용하였다. 실험 결과, 스트랩브레이스 및 시트강판 보강 스터드패널을 사용한 모듈러건물유닛은 우수한 연성거동을 보였다. 최대변위비는 5.37% 이상을 보였고, 변위연성도는 5.76 이상인 것으로 나타났다. 그러나 주기거동 동안 핀칭이 크게 발생하여 주기당 에너지소산량은 좋지 않은 것으로 나타났다. 모듈러건물유닛의 소성메커니즘을 바탕으로 내진설계를 위한 강도, 항복변위, 탄성강성 등 설계식을 제안하였고 실험 결과와 비교를 통하여 제안된 설계식을 검증하였다. 제안된 방법은 모듈러건물유닛의 하중재하능력, 강성 등 내진성능을 합리적으로 예측하였다. 그러나 스트랩브레이스 보강 스터드패널의 탄성강성은 크게 과대평가되었으므로, 안전한 내진설계를 위해서는 구조해석 시 탄성강성을 50%로 줄이는 것이 필요하다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.751-760
• /
• 2007

본 연구에서는 Welded Unreinforced Flange-Bolted web(WUF-B) 접합부로 설계된 골조의 내진 성능 평가를 수행 하였다. WUF-B 접합부의 설계는 FEMA 350에서 제시한 방법을 사용하였으며, FEMA 350에 따르면 WUF-B 접합부 골조를 보통모멘트 골조(Ordinary Moment Resisting Steel Frames: OMFSFs)로 사용을 제한하고 있다. 이를 위해 WUF-B 접합부 실험결과를 바탕으로 패널존 강도 비를 변수로 하여 Post-Northridge WUF-B 접합부 해석 모델을 제안하였다. 이 해석 접합부 모델을 이용하여 SAC Phase II에서 사용된 3층, 9층 골조를 모델링 하고 내진 해석을 수행하였다. 해석 방법 중 비선형 정적 푸쉬오버 해석을 통하여 Post-Northridge 접합부 골조의 연성능력과 최대 모멘트 강도비, 최대 층간변위비를 구하였고, Incremental Dynamic Analysis(IDA)를 통해 각 성능 레벨(IO, CP)지점에서의 최대 층간변위비를 구하였다. 해석 결과는 Pre-Northridge 접합부 골조와 ductile 접합부 골조의 성능과 비교 검토 하였으며 접합부 상세 보강이 이루어진 Post-Northridge 접합부 골조의 성능이 Pre-Northridige 접합부 골조보다 향상된 것을 확인 할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제21권5호
• /
• pp.1017-1029
• /
• 2016

When a welded circular hollow section (CHS) tubular joint is subjected to brace axial loading, failure position is located usually at the weld toe on the chord surface due to the weak flexural stiffness of the thin-walled chord. The failure mode is local yielding or buckling in most cases for a tubular joint subjected to axial load at the brace end. Especially when a cyclic axial load is applied, fracture failure at the weld toe may occur because both high stress concentration and welding residual stress along the brace/chord intersection cause the material in this region to become brittle. To improve the ductility as well as to increase the static strength, a tubular joint can be reinforced by increasing the chord thickness locally near the brace/chord intersection. Both experimental investigation and finite element analysis have been carried out to study the hysteretic behaviour of the reinforced tubular joint. In the experimental study, the hysteretic performance of two full-scale circular tubular T-joints subjected to cyclic load in the axial direction of the brace was investigated. The two specimens include a reinforced specimen by increasing the wall thickness of the chord locally at the brace/chord intersection and a corresponding un-reinforced specimen. The hysteretic loops are obtained from the measured load-displacement curves. Based on the hysteretic curves, it is found that the reinforced specimen is more ductile than the un-reinforced one because no fracture failure is observed after experiencing similar loading cycles. The area enclosed by the hysteretic curves of the reinforced specimen is much bigger, which shows that more energy can be dissipated by the reinforced specimen to indicate the advantage of the reinforcing method in resisting seismic action. Additionally, finite element analysis is carried out to study the effect of the thickness and the length of the reinforced chord segment on the hysteretic behaviour of CHS tubular T-joints. The optimized reinforcing method is recommended for design purposes.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제19권2호
• /
• pp.277-292
• /
• 2015

Previous research has shown that steel plate shear walls (SPSWs) are efficient lateral force-resisting systems against both wind and seismic loads. A properly designed SPSW can have high initial stiffness, strength, and energy absorption capacity as well as superior ductility. SPSWs have been commonly designed with unstiffened and stiffened infill plates based on economical and performance considerations. Recent introduction and application of corrugated plates with advantageous structural features has motivated the researchers to consider the employment of such elements in stiffened SPSWs with the aim of lowering the high construction cost of such high-performing systems. On this basis, this paper presents results from a numerical investigation of the hysteretic performance of SPSWs with trapezoidally corrugated infill plates. Finite element cyclic analyses are conducted on a series of flat- and corrugated-web SPSWs to examine the effects of web-plate thickness, corrugation angle, and number of corrugation half-waves on the hysteretic performance of such structural systems. Results of the parametric studies are indicative of effectiveness of increasing of the three aforementioned web-plate geometrical and corrugation parameters in improving the cyclic response and energy absorption capacity of SPSWs with trapezoidally corrugated infill plates. Increasing of the web-plate thickness and number of corrugation half-waves are found to be the most and the least effective in adjusting the hysteretic performance of such promising lateral force-resisting systems, respectively. Findings of this study also show that optimal selection of the web-plate thickness, corrugation angle, and number of corrugation half-waves along with proper design of the boundary frame members can result in high stiffness, strength, and cyclic performances of such corrugated-web SPSWs.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제21권5호
• /
• pp.515-530
• /
• 2021

In a tall reinforced concrete (RC) core wall system subjected to strong ground motions, inelastic behavior near the base as well as mid-height of the wall is possible. Generally, the formation of plastic hinge in a core wall system may lead to extensive damage and significant repairing cost. A new configuration of core structures consisting of buckling restrained braced frames (BRBFs) and RC walls is an interesting idea in tall building seismic design. This concept can be used in the plan configuration of tall core wall systems. In this study, tall buildings with different configurations of combined core systems were designed and analyzed. Nonlinear time history analysis at severe earthquake level was performed and the results were compared for different configurations. The results demonstrate that using enough BRBFs can reduce the large curvature ductility demand at the base and mid-height of RC core wall systems and also can reduce the maximum inter-story drift ratio. For a better investigation of the structural behavior, the probabilistic approach can lead to in-depth insight. Therefore, incremental dynamic analysis (IDA) curves were calculated to assess the performance. Fragility curves at different limit states were then extracted and compared. Mean IDA curves demonstrate better behavior for a combined system, compared with conventional RC core wall systems. Collapse margin ratio for a RC core wall only system and RC core with enough BRBFs were almost 1.05 and 1.92 respectively. Therefore, it appears that using one RC core wall combined with enough BRBF core is an effective idea to achieve more confidence against tall building collapse and the results demonstrated the potential of the proposed system.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제90권3호
• /
• pp.313-323
• /
• 2024

Most of existing buildings in Mexico City are made of reinforced concrete (RC), however, it has been shown that they are very susceptible to narrow-band long duration ground motions. In recent years, the use of dual systems composed by Buckling Restrained Braces (BRB) has increased due to its high energy dissipation capacity under reversible cyclical loads. Therefore, in this work the behavior of RC buildings with BRB is studied in order to know their performance, specifically, the energy distribution through height and response transformation factors between the RC and simplified systems are estimated. For this propose, seven RC buildings with different heights were designed according to the Mexico City Seismic Design Provisions (MCSDP), in addition, equivalent single degree of freedom (SDOF) systems were obtained. Incremental dynamic analyses on the buildings under 30 narrow-band ground motions in order to compute the relationship between normalized hysteretic energy, maximum inter-story drift and roof displacement demands were performed. The results shown that the entire structural frames participate in energy dissipation and their distribution is independent of the global ductility. The results let propose energy distribution equations through height. Finally, response transformation factors between the SDOF and multi degree of freedom (MDOF) systems were developed aimed to propose a new energy-based approach of BRB reinforced concrete buildings.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.67-75
• /
• 2008

마이크로역학을 기초로 하여 Slag-ECC (고로슬래그 미분말이 혼입된 ECC)가 개발되었으며, 기존의 연구에서는 Slag-ECC가 높은 연성을 나타내도록 마이크로역학을 도입하여 재료의 배합비가 제시되었다. 이 연구에서는 Slag-ECC의 자기충전과 숏크리트 시공성을 구현하기 위하여, Slag-ECC의 기본 배합에 혼화재료의 투입 순서에 상관없이 혼화재료를 한번에 투입하여 유동 특성을 제어하는 레올로지 개념을 도입하였으며, 이는 현장에서 시공성을 높이기 위하여 모든 재료를 분말의 형태로 사용하는 프리팩키지화를 위한 기초 자료로 사용될 것이다. 그리고 자기충전과 숏크리트의 서로 상반되는 레올로지 특성을 구현하기 위하여, 시멘트풀 레올로지 경시 변화 연구를 통해 대략적인 혼화재료의 첨가량을 선정하였고, 자기충전 및 숏크리트의 시공성 검증을 통해 재료의 배합비를 최적화 하였다. 개발된 Slag-ECC의 자기충전성과 숏크리트 적합성은 실험을 통하여 입증되었으며, 자기충전 및 숏크리트의 시공 방법에 의하여 타설된 재료가 굳은 이후에도 Slag-ECC의 역학적 특성인 고인성 특성을 유지하는 것으로 나타났다. 따라서 시멘트풀의 레올로지 특성을 조절하여 개발된 자기충전용 Slag-ECC와 숏크리트용 Slag-ECC는 재료의 고인성 특성을 유지하면서 다양한 현장 적용이 가능할 것으로 판단된다.