역V형 가새골조는 건축계획 상의 장점 때문에 널리 사용되는 대표적인 중심가새골조(Concentrically Braced Frames)이다. 역V형 가새골조의 내진거동 상의 특징은 강진에 의해 가새좌굴이 발생하면 인장가새와 압축가새 사이에 수직불균형력이 발생하여 보에 추가적인 하중이 가해지는 것이다. 따라서 보 부재는 소성힌지가 발생하지 않도록 충분한 강도로 설계되어야 한다. 현행 기준에서는 수직불균형력에 대한 보의 요구강도를 압축가새에서 초기좌굴강도의 30%와 인장가새에서 완전항복강도의 조합으로 산정하도록 규정하고 있다. 중심가새골조의 가새는 좌굴이후 인장 및 압축의 반복적인 변형을 받게 되고, 이를 통해 지진에너지를 소산하게 된다. 이러한 거동을 위해서는 거셋플레이트에 구속없는 소성회전이 허용되어 유연한 가새 단부조건을 갖춰야 한다. 이는 가새부재 끝단과 거셋플레이트의 구속선 사이에 충분한 여유길이(간극거리)가 요구되며 가새좌굴 이전에 거셋플레이트가 좌굴이 생길만큼 길어서는 안 된다. 현행 기준에서는 간극거리를 거셋플레이트 두께의 2배로 설계할 것을 권장하고 있다. 본 연구에서는 역V형 가새골조의 거셋플레이트 접합부의 간극거리 설계법에 따른 ...
역V형 가새골조는 건축계획 상의 장점 때문에 널리 사용되는 대표적인 중심가새골조(Concentrically Braced Frames)이다. 역V형 가새골조의 내진거동 상의 특징은 강진에 의해 가새좌굴이 발생하면 인장가새와 압축가새 사이에 수직불균형력이 발생하여 보에 추가적인 하중이 가해지는 것이다. 따라서 보 부재는 소성힌지가 발생하지 않도록 충분한 강도로 설계되어야 한다. 현행 기준에서는 수직불균형력에 대한 보의 요구강도를 압축가새에서 초기좌굴강도의 30%와 인장가새에서 완전항복강도의 조합으로 산정하도록 규정하고 있다. 중심가새골조의 가새는 좌굴이후 인장 및 압축의 반복적인 변형을 받게 되고, 이를 통해 지진에너지를 소산하게 된다. 이러한 거동을 위해서는 거셋플레이트에 구속없는 소성회전이 허용되어 유연한 가새 단부조건을 갖춰야 한다. 이는 가새부재 끝단과 거셋플레이트의 구속선 사이에 충분한 여유길이(간극거리)가 요구되며 가새좌굴 이전에 거셋플레이트가 좌굴이 생길만큼 길어서는 안 된다. 현행 기준에서는 간극거리를 거셋플레이트 두께의 2배로 설계할 것을 권장하고 있다. 본 연구에서는 역V형 가새골조의 거셋플레이트 접합부의 간극거리 설계법에 따른 내진성능과 보 단면에 따른 수직불균형력을 평가하기 위해 일련의 비선형 유한요소해석(Finite Element Analysis)이 수행되었다. 연구결과, 현행 기준에서 규정하는 수직불균형력 산정식은 실제 해석모델에 발생한 하중에 비해 보수적이라는 결과를 나타냈다. 또한 타원형 휨선을 적용하여 접합부 간극거리를 설계한 모델은 직선형 간극거리(2tp linear clearance)에 비해 우수한 내진성능을 나타냈다. 결국, 수직불균형력 산정과 간극거리 설정에 관한 현행 기준의 재고와 개선이 필요하다는 것을 제시하였다.
역V형 가새골조는 건축계획 상의 장점 때문에 널리 사용되는 대표적인 중심가새골조(Concentrically Braced Frames)이다. 역V형 가새골조의 내진거동 상의 특징은 강진에 의해 가새좌굴이 발생하면 인장가새와 압축가새 사이에 수직불균형력이 발생하여 보에 추가적인 하중이 가해지는 것이다. 따라서 보 부재는 소성힌지가 발생하지 않도록 충분한 강도로 설계되어야 한다. 현행 기준에서는 수직불균형력에 대한 보의 요구강도를 압축가새에서 초기좌굴강도의 30%와 인장가새에서 완전항복강도의 조합으로 산정하도록 규정하고 있다. 중심가새골조의 가새는 좌굴이후 인장 및 압축의 반복적인 변형을 받게 되고, 이를 통해 지진에너지를 소산하게 된다. 이러한 거동을 위해서는 거셋플레이트에 구속없는 소성회전이 허용되어 유연한 가새 단부조건을 갖춰야 한다. 이는 가새부재 끝단과 거셋플레이트의 구속선 사이에 충분한 여유길이(간극거리)가 요구되며 가새좌굴 이전에 거셋플레이트가 좌굴이 생길만큼 길어서는 안 된다. 현행 기준에서는 간극거리를 거셋플레이트 두께의 2배로 설계할 것을 권장하고 있다. 본 연구에서는 역V형 가새골조의 거셋플레이트 접합부의 간극거리 설계법에 따른 내진성능과 보 단면에 따른 수직불균형력을 평가하기 위해 일련의 비선형 유한요소해석(Finite Element Analysis)이 수행되었다. 연구결과, 현행 기준에서 규정하는 수직불균형력 산정식은 실제 해석모델에 발생한 하중에 비해 보수적이라는 결과를 나타냈다. 또한 타원형 휨선을 적용하여 접합부 간극거리를 설계한 모델은 직선형 간극거리(2tp linear clearance)에 비해 우수한 내진성능을 나타냈다. 결국, 수직불균형력 산정과 간극거리 설정에 관한 현행 기준의 재고와 개선이 필요하다는 것을 제시하였다.
Owing to many architectural advantages, CBFs(Concentrically Braced Frames) with braces arranged in an inverted V-pattern are frequently used. Inverted V-braced frames require special considerations that are not required for other CBF configurations. During severe earthquakes, brace buckling occur an...
Owing to many architectural advantages, CBFs(Concentrically Braced Frames) with braces arranged in an inverted V-pattern are frequently used. Inverted V-braced frames require special considerations that are not required for other CBF configurations. During severe earthquakes, brace buckling occur and this in the inverted V-braced frames induces the vertical unbalanced forces which, in turn, impose the additional beam moments. Therefore, the beams in the braced bay should be designed with sufficient strength such that beam hinging should be precluded. Current design criteria prescribe that the vertical unbalanced force for design should be computed by load combinations including 30 percent of initial compressive strength and full yielding tensile strength of braces. The braces in CBFs should dissipation seismic energy through cyclic tension yielding and compression buckling. For this behavior, braces should have flexible end condition at each end by allowing the gusset plate to develop restraint-free plastic rotations. This requires that the free length(clearance distance) between the end of the brace and the assumed line of restraint for the gusset plate be sufficiently long to permit plastic rotation, yet short enough to preclude the occurrence of gusset plate plate buckling prior to member buckling. In the current design criteria, a length of two times the plate thickness(2tp linear clearance) is recommended. In this study, in order to evaluate seismic performance of connection design method(2tp linear clearance and 8tp elliptical clearance) and investigate vertical unbalanced force as beam section change, a comprehensive series of nonlinear FE(Finite Element) analyses were performed. The analytical results showed that current calculation formula concerning vertical unbalanced force was conservative and FE models using 8tp elliptical offset provided superior seismic performance than models using 2tp linear offset throughout the FE analysis. In conclusion, this study presents that current design criteria of vertical unbalanced force and clearance distance should be reconsidered and improved.
Owing to many architectural advantages, CBFs(Concentrically Braced Frames) with braces arranged in an inverted V-pattern are frequently used. Inverted V-braced frames require special considerations that are not required for other CBF configurations. During severe earthquakes, brace buckling occur and this in the inverted V-braced frames induces the vertical unbalanced forces which, in turn, impose the additional beam moments. Therefore, the beams in the braced bay should be designed with sufficient strength such that beam hinging should be precluded. Current design criteria prescribe that the vertical unbalanced force for design should be computed by load combinations including 30 percent of initial compressive strength and full yielding tensile strength of braces. The braces in CBFs should dissipation seismic energy through cyclic tension yielding and compression buckling. For this behavior, braces should have flexible end condition at each end by allowing the gusset plate to develop restraint-free plastic rotations. This requires that the free length(clearance distance) between the end of the brace and the assumed line of restraint for the gusset plate be sufficiently long to permit plastic rotation, yet short enough to preclude the occurrence of gusset plate plate buckling prior to member buckling. In the current design criteria, a length of two times the plate thickness(2tp linear clearance) is recommended. In this study, in order to evaluate seismic performance of connection design method(2tp linear clearance and 8tp elliptical clearance) and investigate vertical unbalanced force as beam section change, a comprehensive series of nonlinear FE(Finite Element) analyses were performed. The analytical results showed that current calculation formula concerning vertical unbalanced force was conservative and FE models using 8tp elliptical offset provided superior seismic performance than models using 2tp linear offset throughout the FE analysis. In conclusion, this study presents that current design criteria of vertical unbalanced force and clearance distance should be reconsidered and improved.
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