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NTIS 바로가기한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, v.16 no.6 = no.88, 2012년, pp.1 - 12
허종완 (인천대학교 도시환경공학부 건설환경전공) , 이두재 ((주)대림산업 토목설계팀) , 조양희 (인천대학교 도시환경공학부 건설환경전공)
The researches related to active control systems utilizing superelastic shape memory alloys (SMA) have been recently conducted to reduce critical damage due to lateral deformation after severe earthquakes. Although Superelastic SMAs undergo considerable inelastic deformation, they can return to orig...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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중심가새프레임의 특징은 무엇인가? | 기존에 사용된 비가새 모멘트 저항프레임과 비교하여 중심가새프레임 (Concentrically Braced Frame, 이하 CBF)은 추가로 설치되는 대각선 부재 때문에 횡적인 변위에 저항하는 강성증가로 인한 처짐을 일정수준 이하로 감소할 수 있는 매우 효율적인 구조 시스템이다[1-6]. 하지만비탄성 거동을 수반하는 지진하중이 작용할 경우 좌굴 (Buckling)로 인한 저항내력의 감소 및 에너지 소산능력의 저하를 초래 할 수 있다. | |
본 논문에서 수행한, 저층에서부터 중층 높이의 프레임 구조물의 내진성능 향상과 잔류변위를 효율적으로 감소를 위한 여러 과정을 통해 도출한 결론은 무엇인가? | 1) 초탄성 형상기억합금은 상당량의 소성변위가 발생하였을때 별도의 열처리 없이 응력 제거만으로 원형 복원되는 고유의 거동특성을 가지고 있다. 이러한 재료를 변위가 집중되는 구조물의 연결부위 등에 활용될 경우 형상기억합금에서 보여지는 독특한 깃발모양의 이력거동은 구조물 전체에 충격완화 및 복원효과를 제공할 수 있다. 2) 고전적인 가새시스템에서 강재 부재의 항복은 구조물 전체의 잔류변위를 발생 시킨다. 따라서 형상기억합금의 사용은 지진하중을 받는 프레임 구조물에 생성되는 잔류변위를 감소시키는 대 커다란 기여를 한다. 3) 형상기억합금을 활용한 중심가새프레임 구조물은 능동적 변위제어가 가능한 가새시스템의 복원효과로 인하여 강한 지진하중이 발생하더라도 최대 잔류 층간변위를 0.5% 이내로 효율적으로 제한하고 있다. 0.5%의 잔류 층간변위는 구조물의 재건축의 여부를 판단하는 기준으로 이러한 첨단소재를 활용한 능동제어 시스템은 지진하중 발생시 구조물의 붕괴를 사전에 방지하고 지진재해 후에도 구조물을 원형으로 복원 시키는 대 소비되는 비용을 감소시킬 수 있다. 4) 강재와 형상기억합금의 항복 및 극한응력 등의 재료적인 강도 특성 때문에 최대 층간변위 발생시 형상기억합금을 활용한 가새시스템은 그 연결 부에서 항복 이후에 발생하는 힌지의 분포가 기존에 사용된 가새시스템과 비교하여 감소되었다. 이는 기존에 사용된 강재 중심가새프레임 구조물이 새로 제안된 구조물 형식과 비교하여 가새시스템에서 소성변형 및 극한파괴에 취약하다는 것을 의미한다. 이외에도 극한적인 파괴 힌지가 주로 구조물에 저층부위에 집중되어 있고 이는 최대 층간변위곡선에서 보여지는 발견들과 일치되는 관측결과를 보여주고 있다. | |
비좌굴가새프레임의 상용화가 어려운 이유는 무엇인가? | 하지만비탄성 거동을 수반하는 지진하중이 작용할 경우 좌굴 (Buckling)로 인한 저항내력의 감소 및 에너지 소산능력의 저하를 초래 할 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 최근에는 주부재를 콘크리트 충전 강관으로 제작한 비좌굴가새프레임 (Buckling Restraint Braced Frame, 이하 BRBF) 구조물이 건설현장에 도입이 되고 있으나 고비용, 전매권, 현장타설의 어려움 등으로 인해 상용화에 어려움이 있다[7-9]. 결국 손상 부위 교체의 편리함 및 저비용 장점 때문에 여전히 CBF가 건물의 외벽에 설치되어 횡력에 저항하기 위한 모멘트 저항 프레임 구조물로 주로 활용되고 있다. |
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