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가새형 소성 감쇠기는 에너지 소산 이력거동을 통해 강한 지진하중을 받는 구조물의 구조적 손상을 방지하거나 감소시킨다. 본 연구에서는 성능수준 만족을 위한 가새형 소성 금비기의 직접적인 설계 방법을 개발하였다. 많은 해석 시간이 요구되는 비선형 동적 시간이력해석 대신 비선형 정적해석법인 능력스펙트럼법을 이용하여 주어진 성능을 만족하기 위하여 필요한 유효 감쇠비를 구한 후 이를 이용하여 가새형 소성 감쇠기의 크기를 구하였다. 각 설계변수의 영향을 파악하기 위하여 단자유도계에서 구조물의 주기, 요구되는 탄성강도에 대한 항복강도의 비, 항목 후 강성비, 가새형 소성 감쇠기의 항복응력 등을 변수로 하여 해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 방법을 5층과 10층 건물에 적용하여 검증하였다. 시간이력해석 결과, 제안된 방법에 따라 설계된 가새형 소성 감쇠기를 설치한 예제 구조물의 최대응답은 주어진 목표변위와 잘 일치하였다.
Unbond brace hysteretic dampers are generally used to prevent or decrease structural damage in building structures subjected to strong earthquake by its energy dissipating hysteretic behavior. In the study, a straightforward design procedure for unbond brace hysteretic dampers was developed. The required amount of equivalent damping to satisfy given performance acceptance criteria was obtained conveniently based on the capacity spectrum method without carrying out time-consuming nonlinear dynamic time history analysis. Then the size of the unbond braces is determined from the required equivalent damping. Parametric study has been performed for the design variables such as natural period, yield strength, the stiffness after the first yield stress of the unbond brace. The procedure was applied to 5-story and 10-story steel frames for verification of the proposed method. According to the earthquake time history analysis results, the maximum displacement of the model structure with unbond braces supplied in accordance with the proposed method corresponds well with the given target displacement.
