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한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.20 no.3, 2020년, pp.53 - 61
윤승한 (세명대학교 건축공학과) , 김주우 (세명대학교 건축공학과)
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This paper presents a systematic numerical analysis to obtain the re-centering and energy dissipation capacities of Chevron braced steel frames subjected to seismic loadings. In order to develop a recentering seismic resistance system excluding a residual deformation, the chevron braced steel frames...
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 역V형 가새골조의 가장 큰 단점은 | 지금까지 언급된 강재 가새로 구성된 역V형 가새골조의 가장 큰 단점은 비탄성거동을 초래하는 지진하중이 작용할 경우 압축가새의 좌굴로 인한 저항내력과 에너지소산능력이 감소될 수 있다는 점이다. 또한 압축강성이 급격히 저하되며 잔류변형으로 인해 원래의 상태로 회복할 수 없으며, 따라서 P-∆ 2차 효과에 의한 구조물의 완전한 붕괴가 연이어 발생할 수 있다. 이러한 문제점 때문에 강진에서도 구조물의 붕괴를 방지하면서 손상을 최소화할 수 있는 구조물의 복원력을 제공하는 리센터링(Recentering) 기술이 적용된 다양한 구조시스템이 제안되고 있다. | |
| 해석 및 실험 결과로 부터 철골 가새골조의 하중–변위 이력곡선, 응력분포 및 파괴모드 분석 결과는? | 1) 가새의 폭, 두께 및 반지름과 같은 기하학적 특성이 동일할 경우, 가새 부재를 기존 강재로 적용할 때 형상기억합금을 적용한 가새골조보다 초기 강성이 최소 7%에서 최대 20% 더 크다. 2) 가새 부재에 형상기억합금을 적용한 3가지 단면 형태(앵글, 각형강관, 와이어 다발)는 원상복원 능력이 유사하고, 에너지소산능력은 와이어 다발을 적용한 가새골조가 다른 두 형강을 적용한 가새골조보다 29% 증가하므로 경제성 및 시공성이 좋은 와이어 다발을 가새골조에 적용하는 것이 내진 성능에 유리하다. 3) 형상기억합금 가새의 폭, 두께 및 반지름에 따라 가새골조의 에너지소산능력과 각 부재의 응력분포가 달라지며, 이에 따른 파괴모드 및 변형 형상이 달라지거나 이러한 가새의 기하학적 변화가 원상복원 능력에 변화를 주지 않는 것으로 나타난다. 4) 초탄성 형상기억합금을 적용한 가새골조는 작은 잔류 변형 능력을 나타내고 독특한 깃발 모양의 이력거동을 보여준다. 이는 내진 보강의 구조시스템으로 사용될 수 있으며 구조물 전체에 충격 완화 및 원상복원 효과를 제공한다. 5) 형상기억합금 적용은 가새골조의 원상복원 능력을 증가시킨다. 더욱이 와이어 다발 가새에 형상기억합금을 사용할 경우 다른 단면 형태보다 잔류변형을 최소화 하는 효과가 뛰어났다. 따라서 SMA 적용 슬릿 댐퍼와 같은 스마트 댐퍼 장치 등을 이용하여 충분한 에너지소산능력과 원상복원 효과를 확보할 수 있다면 최적의 내진 시스템이 될 것이다. | |
| V형 가새골조의 특징은? | 역V형 가새골조(Chevron braced frame)는 건축구조적 장점 때문에 가장 널리 사용되는 중심가새골조(Concentrically braced frame)이다. 지진하중을 받는 역V형 가새골조의 경우 압축가새와 인장가새가 공존하는 특성을 가지고 있으며, 강진에 의해서 압축가새가 좌굴하고 인장가새는 항복하는 비탄성거동에 의하여 골조에 영구변형이 발생하게 된다. |
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