에너지를 이용한 가새골조의 내진설계

최현훈,김진구 대한건축학회 2003 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.23 No.1(구조계)

The purpose of this study is to propose a convenient seismic design procedure for buckling-restrained braced frame systems based on the energy balance concept. The design process begins with the computation of input energy, elastic energy and hysteretic energy. Then the hysteretic energy is distributed to each story linearly and the sectional area of each brace is computed so that the hysteretic energy is dissipated by the brace. Steel frames of three-, six-, twenty-stories are used for verification of the proposed method. According to analysis results, top story displacements of the low-rise model structures satisfied the given target displacement; however those of the twenty-story structure were much smaller than the given target displacement.

이력에너지 스펙트럼을 이용한 비좌굴 가새골조의 내진설계

최현훈,김진구 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.4

본 연구에서는 단자유도계 시스템에서 작성한 이력에너지 스펙트럼과 누적된 변위 연성비 스펙트럼을 이용하여 비좌굴 가새골조의 내진설계법을 제안하였다. 먼저 목표 연성비에 해당하는 이력에너지 스펙트럼과 누적된 연성비 스펙트럼을 작성하였다. 주어진 목표 변위를 만족하기 위하여 필요한 가새의 단면적은 이력에너지 요구량과 가새에 의하여 소산된 누적 소성에너지를 같다고 하여 산정하였다. 스펙트럼을 작성하고 설계절차의 유효성을 검증하기 위하여 20개의 지진기록을 이용하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 3층과 8층 비좌굴 가새골조의 해석결과에 따르면 최상층 변위의 평균값이 성능 목표 변위에 잘 부합됨을 알 수 있다. 또한 층간변위는 구조물 높이에 따라 비교적 일정하였는데 이것은 손상 분포가 일정하기 때문에 바람직하다. 그러므로 제안된 에너지 설계법은 기존 강도설계법의 대안으로 비좌굴 가새골조의 신뢰할만한 설계법이라고 할 수 있다. In this study seismic design procedure for buckling-restrained braced frame systems was proposed using hysteretic energy spectrum and accumulated ductility spectrum constructed from single degree of freedom systems. The hysteretic energy spectra and accumulated ductility spectra corresponding to target ductility ratio were constructed first. The cross-sectional area of braces required to meet a given target displacement was obtained by equating the hysteretic energy demand to the accumulated plastic energy dissipated by braces. Twenty earthquake records were utilized to construct the spectra and to verify the validity of the design procedure. According to analysis results of three- and eight-story buckling-restrained braced frame structures designed using the proposed method, the mean values for the top story displacement correspond well with the given performance target displacements. Also, the inter-story drifts turned out to be relatively uniform over the structure height, which is desirable because uniform inter-story drifts indicate uniform damage distribution. Therefore if was concluded that the proposed energy-based method could be a reliable alternative to conventional strength-based design procedure for structures with buckling-restrained braces.

다중 가진에 대한 구조물의 지진응답 평가

최현훈,김진구 한국지진공학회 2008 한국지진공학회논문집 Vol.12 No.6

구조물의 응답에 대한 잔류변위의 영향을 평가하기 위하여, 초기 잔류변형이 있는 상태에서 작용하는 설계지진에 대한 좌굴방지 가새골조(BRBF)와 특수 모멘트골조(SMRF)의 응답을 평가하였다. 초기 잔류변형은 구조물에 두 가지 방법으로 적용하였다. 첫 번째 방법은 첫 지진에 대하여 구조물이 정지 상태에 도달한 이후 같은 크기의 지진을 적용하는 것이다. 두 번째 방법은 소요 잔류층간 변형이 발생할 때까지 일방향으로 가력한 다음 지진하중을 적용하였다. 해석결과에 따르면 초기 잔류층간변위는 BRBF와 SMRF의 응답에 큰 영향을 주었다. SMRF 시스템보다 BRBF의 응답이 초기 잔류변형에 크게 의존하였다. 그러므로 지진발생 이후 보수비용을 최소화하기 위하여 잔류층간변위를 줄이는 것이 필요하다. To investigate the effects of residual displacement, the structural responses of buckling-restrained braced frames (BRBF) and special moment-resisting frames (SMRF) were evaluated for design-based excitations following an application of initial residual drift. The initial residual drift was applied to the structure in two ways. The first way was to simply apply the same earthquake record to the structure twice, with an appropriate pause between applications to allow the structural response from the first record to return to zero. The second way to apply the initial residual drift was to apply a pushover to the structure until it arrives at the desired residual drift value. According to the analysis results, the initial residual drifts had a significant effect on the responses of steel BRBF and SMRF. The responses of BRBF were more highly dependent on the initial residual deformation than the responses of SMRF. Therefore, in order to minimize the post-event repair cost, a reduction of residual drift is required.

비좌굴 가새골조의 성능에 기초한 내진설계

최현훈 Elsevier 2004 ENGINEERING STRUCTURES Vol.26 No.6

좌굴이 방지된 가새가 설치된 철골조 건물의 에너지 요구량

최현훈,김진구 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.2

본 연구에서는 지진하중에 의하여 철골 모멘트저항골조(MRF)와 좌굴이 방지된 가새골조(BRBF) 그리고 힌지로 접합된 좌굴이 방지된 가새골조(HBRBF)에서 발생하는 층별 이력에너지의 분포에 대하여 고찰하였다. 예제 구조물의 에너지 요구량을 산정하기 위하여 다른 지반조건에서 계측된 60개의 지진기록을 사용하였다. 해석결과에 따르면 MRF와 BRBF에서의 이력에너지는 밑면에서 최대가 되고 상부층으로 갈수록 점진적으로 감소하여, 상부층에서는 부재의 이력거동이 거의 발생하지 않았다. 그러나 HBRBF에서의 층별 이력에너지는 구조물의 높이에 따라 상대적으로 균등하게 분포하였으며, 이러한 경우 손상이 한 층에 집중적으로 발생하지 않아 다른 시스템에 비하여 보다 바람직하다고 할 수 있다. 연암 지반, 연약한 토사, 단층 근처의 지반 조건에 따른 에너지의 분포형태는 거의 동일하게 나타났다. In this study, a story-wise distribution of hysteretic energy in steel moment resisting framse(MRF), buckling restrained braced frames(BRBF), and hinge-connected framed structures with buckling restrained braces(HBRBF) subjected to various earthquake ground excitations was investigated. Sixty earthquake ground motions recorded in different soil conditions were used to compute the energy demand in model structure. According to analysis results, the hysteretic energy in MRF and BRBF turned out to be the maximum at the base and monotonically diminishes with increasing height. However the story-wise distribution of hysteretic energy in HBRBF was relatively uniform over the height of the structure. In this case damage is not concentrated in a single story, and therefore it is considered to be more desirable than other systems. The story-wise energy distribution pattern under three different soil types turned out to be approximately the same.

지반 운동과 구조물 특성에 따른 구조물의 에너지 요구량

최현훈,김진구 한국지진공학회 2005 한국지진공학회논문집 Vol.9 No.3

에너지 설계법은 지진에 의해 누적된 손상과 구조물의 이력거동에 의한 영향을 직접적으로 고려할 수 있기 때문에 현행 내진설계 기준보다 더 합리적이다. 그러나 지반운동과 구조물 특성에 따른 에너지 응답에 대한 관련 연구자들의 합의가 아직 도출되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 에너지 요구에 대한 지진하중과 구조물 특성의 영향을 다른 지반조건에서 계측된 100개의 지진기록을 이용하여 평가하고 기존 연구결과와 비교하였다. 해석 결과에 따르면 연성비와 지반조건은 입력에너지에 상당한 영향을 주는 것으로 나타났다. 입력에너지에 대한 이력에너지비는 연성비, 감쇠비와 강한 지진파의 지속시간에 많은 영향을 받았지만 지반조건에 따른 변화는 작았다. The energy-based seismic design method Is more rational in comparison with current seismic design code in that it can directly account for the effects of cumulative damage by earthquake and hysteretic behavior of the structure. However there are research results that don't reach a consensus depending on the ground motion characteristic and structural properties. For that reason in this study the influences of ground motion characteristics and structural properties on energy demands were evaluated using 100 earthquake ground motions recorded in different soil conditions, and the results obtained were compared with those of previous works. Results show that ductility ratios and sue conditions have significant influence on input energy. The results show that the ratio of hysteretic to input energy is considerably influenced by the ductility ratio, damping ratio, and strong motion duration, while the effect of site condition is insignificant

Knee brace가 설치된 모멘트저항골조의 내진성능

최현훈,김진구 한국구조물진단유지관리공학회 2005 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.9 No.1

에너지를 이용하여 설계된 구조물의 내진성능평가

최현훈(Choi Hyun-Hoon),김진구(Kim Jin-Koo) 대한건축학회 2005 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.21 No.10

강선을 이용한 점탄성감쇠기의 설치방법에 관한 연구

최현훈(Choi Hyun-Hoon),김진구(Kim Jin-Koo) 대한건축학회 2008 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.24 No.11

In general passive energy dissipation devices (PEDD) such as viscous, viscoelastic, and friction devices are installed using diagonal or chevron braces. To increase the effective damping force and to reduce the damper volume the magnifying system of the damper displacement such as toggle brace system and scissor-jack-damper configuration have been developed with increase in installation cost. In this study new installation scheme for PEDD was proposed using cables installed in such a way that relative displacement occurs between the cable and the structure when the structure is subjected to lateral load. The cables can be installed continuously or discretely between base and top story of the structure. To verify the validity of the proposed method nonlinear dynamic analysis of model structures with viscoelastic dampers installed using the proposed configuration scheme was carried out using three different earthquake records and two sinusoidal forces. According to the analysis results the proposed method resulted in significant reduction in the size of dampers compared with the conventional installation methods.

비좌굴 가새가 설치된 구조물의 내진설계

최현훈(Choe Hyeon Hun),김진구(Kim Jin Gu) 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會誌 Vol.15 No.3