Steel brace is a popular option among seismic rehabilitation methods for school buildings, but it has a weakness in that the section area must be large enough to prevent buckling, so stiffness and strength are highly increased locally, and foundation reinforcing is required. On the contrary, BRB has strength that the steel core may be negligible since buckling is restrained, so the increase of stiffness and strength is insignificant, and foundation reinforcing may not be required. This study compared the effectiveness of both reinforcing methods for the seismic performance of school buildings by conducting both pushover and nonlinear dynamic analyses. Steel brace and BRB reinforcing may not be satisfied by nonlinear dynamic analysis, even by pushover analysis. This result is due to the school buildings' low lateral resistance and high column shear strength ratio. Suppose BRB can be regarded as a general rehabilitation method. In that case, BRB reinforcing is a favorable and economical option for school buildings with low column shear strength ratio since it can better satisfy performance objectives than steel brace by pushover analysis with a small steel core and no foundation reinforcing.

This study is conducted to verify the seismic reinforcement effects of internally inserted buckling-restrained braces supported laterally by buckling-restrained rings for the seismic reinforcement of existing reinforced concrete buildings with non-seismic details. First, to evaluate the performance of KDS, the hysteretic characteristics of buckling-restrained braces are verified, and it is discovered that they satisfy the conformance criteria of the displacement-dependent damping device. Three full-scale, two-story reinforced concrete framework specimens are prepared to verify the seismic reinforcement effects, and the proposed buckling-restrained braces are bolstered with single diagonal and V-shaped braces to be compared with non-reinforced specimens. By performing a comparison with non-reinforced specimens that present intensive shear cracks at the bottom of first-floor columns, it is revealed that the maximum load and energy dissipation of specimens reinforced with the proposed buckling restrained braces, in which the structural damage extends evenly throughout the system, are approximately 4 and 6.2 times higher, respectively, which proves the effectiveness of the proposed seismic reinforcement method.

‘Seismic Performance Evaluation Method for Existing Buildings (2013)’ developed in accordance with the overseas guidelines ASCE 41 - 06 is the most widely used procedure among domestic seismic performance evaluation guidelines in Korea. However, unlike ASCE 41 - 06, it stipulates that the final performance should be derived as the gravity load distribution ratio of the lateral force resistance system in the guideline. Therefore, in the case of a dual steel structure system with slender braces, where the internal moment frame is mostly responsible for the gravity load, the evaluation of slender braces based on gravity load distribution ratio is difficult to be achieved. In this research, we propose an objective evaluation process for such system by evaluating seismic performance for large-scale factory facilities as an example.

The objective of this study is to propose a simple and accurate analytical model for HSS braces. For this purpose, a physical theory model is adopted. Rectangular hollow section steel (HSS) braces are considered in this study. To accurately simulate the cyclic behavior of braces using the physical theory model, empirical equations calculating constituent parameters are implemented on the analytical model, which were proposed in the companion paper. The constituent parameters are cyclic brace growth, cyclic buckling load, and the incidence of local buckling and fracture. The analytical model proposed in this study was verified by comparing actual and simulated cyclic curves of brace specimens. It is observed that the proposed model accurately simulates the cyclic behavior of the braces throughout whole response range.

The cyclic behavior of braces is complex due to their asymmetric properties in tension and compression. For accurately simulating the cyclic curves of braces, it is important to predict the major parameters such as cyclic brace growth, cyclic buckling load, incidence local buckling and fracture with good precision. For a given brace, the most accurate values of these parameters can be estimated throughout experiments. However, it is almost impossible to conduct experiments whenever an analytical model has to be established for many braces in building structures due to enormous cost and time. For avoid such difficulties, empirical equations for predicting constituent parameters are proposed from regression analyses based on test results of various braces. This study focuses on rectangular hollow structural section(HSS) steel braces, which have been popularly used in construction practice owing to its sectional efficiency.

In order to improve the wind performance of buckling-restrained braces (BRBs), Hybrid buckling-restrained braces (H-BRBs) have been studied in Korea. The seismic performance of H-BRBs is different according to the action of VE damper. In this study, the nonlinear time history analyses have been performed on the parameters such as brace types and input earthquakes. The results of the study suggest that H-BRBs meet the BRB's requirement of ANSI/AISC 341-10 only if VE damper is not working during an earthquake.

FRP Sheet와 비좌굴가새를 적용한 보-기둥 접합부의 보강효과를 평가하기 위하여 보-기둥 접합부 실험체에 축력 및 반복 횡가력을 가하여 실험을 수행하였다. 동일한 크기의 6개의 실험체를 제작하였으며 FRP Sheet의 종류 및 비좌굴 가새의 유무를 변수로 하였다. 실험체의 파괴양상 및 최대하중, 연성지수, 에너지소산능력의 측면에서 실험결과를 분석하였다. 실험결과 CFRP Sheet와 비좌굴가새를 혼용한 보강방법이 가장 우수한 성능을 나타냈다.

본 연구에서는 시간종속요소를 이용하여 상부벽식-하부골조구조가 고려된 중 저층 철근콘크리트 구조물의 동적응답을 조사하였다. 시간종속요소란 사용자가 원하는 시간간격에서 부재를 활성화할 수 있는 진보된 요소로써 기존의 수행되었던 실험을 통해 가장 우수한 성능을 보인 채널형 비좌굴가새가 해석에서 보강요소로 고려되었다. 시간종속요소로 고려된 비좌굴가새는 1차 지진하중에 의해 구조물이 손상된 후에 2차 지진하중이 발생하기 전에 모멘트골조에 설치, 보강된 것으로 가정되었다. 이러한 가정을 바탕으로 내진설계가 고려되지 않은 5층 콘크리트 건물에 연속지진하중의 적용을 통하여 시간종속요소의 영향에 따라 구조물의 동적응답을 비교하였다. 2차 지진파가 발생했을 때 비좌굴가새를 활성화시키는 것은 1차 지진하중에 의해 손상이 집중된 모멘트골조의 변형을 크게 감소시키는 것으로 조사되었다. 그러나 전단벽시스템은 BRB시스템이 활성화된 이후에도 손상이 증가하는 것으로 나타났다. 모멘트골조의 보강효과에 비해 전단벽시스템의 누적손상이 매우 미세하기 때문에 연속지진하중에 대한 BRB시스템은 효과적인 보강방법으로 조사되었다.

본 논문에서는 중 약진 지역에서 중력 저항시스템인 중간 모멘트골조로 설계된 3층, 6층 RE 플랫플레이트 구조물을 KBC 2005를 만족하도록 RC구조물에 강판과 가새/ BRB 등의 보강방법을 적용하여 보강하고, 내진성능을 평가하여 보강 효과를 검증하였다. 비탄성 정적해석과 동적해석 결과에 따르면 내진 보강된 구조물은 강도와 강성이 크게 향상된 것으로 나타났다 특히 기둥을 철판으로 보강한 경우 슬래브를 철판으로 보강하여 조기 뚫림 전단파괴를 방지함으로써 강도를 크게 향상할 수 있다. BRB로 보강된 구조물은 Brace로 보강된 구조물보다 다소 연성적 거동을 보였으며, 그 효과는 3층 모델에서 현저하게 나타났다.

본 연구에서는 4층, 10층, 30층 스태거드 트러스 시스템 (STS)의 비탄성 정적해석에 의한 하중-변위 관계와 비탄성거동을 분석하고, 그 결과를 바탕으로 STS의 내진성능을 평가하였다. 또한 동일한 규모의 모멘트골조 및 가새골조의 거동과 비교함으로써 STS의 횡력 저항 능력을 파악하였다. 해석결과에 따르면, STS는 일반적으로 적용되는 구조시스템에 비하여 비교적 만족할 만한 내진성능을 보유하는 것으로 나타났다. 그러나 중층 이상의 STS에 있어서는 상대적으로 강성이 작은 비렌딜 패널 상.하현재에 소성변형이 발생한 후 인접한 수직 가새가 항복함으로써, 다른 층으로 소성변형이 전이되지 못하여 약층의 형성에 의한 취성적인 거동을 보인다. 그러므로 스태거드 트러스 시스템의 연성능력을 확보하기 위해서는 비렌딜 패널의 수직 가새를 보강하여 비렌딜 패널 상하현재에 발생한 소성변형을 다른 층의 비렌틸 패널로 유도하는 것이 필요하다.

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.

본 연구에서는 죄굴이 방지된 비부착 가새가 설치된 철골조 건물의 에너지 소산능력과 지진응답에 대하여 연구하였다. 먼저 조화하중을 받는 단자유도계 구조물을 대상으로 변수분석을 수행하고 가새의 최적항복강도를 구하였다. 다자 유도계 골조구조물의 비선형 시간이력 해석을 통하여 다양한 크기와 강도를 가진 가새가 설치된 구조물의 지진응답을 분석하고, 가새의 적당한 층별 분배방법을 찾기 위하여 여러 가지 분배방법을 적용하였다. 해석결과에 따르면 일반적으로 가새의 강성이 증가함에 따라 구조물의 최대변위는 감소하였다. 그러나 구조물의 고유주기 및 하중에 따라 가새의 강성이 커짐에 따라 구조물의 최대 변위와 누적된 손상이 증가하는 것으로 나타났다.

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.

본 연구는 점탄성 감쇠기의 최적설계에 관한 연구로서 기존에 독립적으로 설계되던 점탄성 감쇠기와 설치용 가새 강성의 동시 최적설계 방법을 제시하였다. 이를 위해 직렬 연결된 점탄성 감쇠기와 가새를 상태방정식으로 모델링하였으며 최대응답계수를 이용해서 각층 최대 층간변위를 구속조건으로 하여 최적화 문제를 구성하였다. 구속조건에 대한 기울기 정보를 계산하는 과정에서 구조물의 동적거동에 관한 구속조건을 포함시켜서 문제를 재구성함으로써 변수를 줄일 수 있었다. 설계예제를 통해 현실적으로 충분한 가새 강성이 제공될 수 없는 경우에는 층간변위 구속조건을 만족시키기 위해서 가새 강성을 고려한 감쇠기 설계가 필요함을 확인할 수 있었다. 또한 가새 강성을 최적화 변수에 포함시킴으로써 불필요한 가새 강성을 줄일 수 있었으며 이를 보상하기 위한 감쇠기 물량의 상대적인 증가는 크지 않다는 것을 확인할 수 있었다.

The conventional brace system is generally accepted lateral load resisting system for steel structures due to efficient story drift control and economic feasibility by frame materials decrease. But the lateral stiffness of the brace decreases following buckling in this system and buckling causes unstable structures with strength deterioration hysteresis performance. Buckling restrained brace system that performs stable behavior after yielding of core element prevented from buckling by tube element is better than conventional brace system in point of earthquake energy absorbing capacity. This system has the advantages of maintenance, economics and satisfying the performance objective for seismic design. So recently, research and technology development of buckling restrained brace system increase. The existing buckling restrained braces have been developed in various sections and connection types with structures while the research considering production and construction availability, lateral constraints of core-end and matching with the construction plan is insufficient. Accordingly in this study, the optimum alternative system of the buckling restrained brace satisfying the above conditions and system application expansion possibility is suggested.

In this paper, the dry solution for restraining the buckling failure of steel brace with the semicircle springs is presented. Finite element analysis shows that the effects of restraining the bucking of brace can be achieved if the structure of semicircle springs is designed appropriately.

This study designs RC frame specimens with existing brace retrofit system and conduct experiment. Using the resultant data, it try to analyze structural performance of the brace system and suggests preliminary data for new shape buckling-restrained braces.

In this study, an analytical model of a knee-brace employing disc springs and friction pads is developed. A ring-spring model proposed by Hill is adopted for the knee-brace analysis model. The cyclic response obtained from the analysis model is compared with corresponding experimental results. The comparison indicates that the suggested analytical model is capable of capturing the hysteretic behavior of a knee-brace employing ring-springs and friction pads

일정한 크기의 마찰력을 도입한 가새(FSB)는 에너지를 소산시키는 효과적인 구조 부재이며, 가새의 축력이 마찰력을 넘지 않을 때까지만 탄성 거동을 한다. 본 연구에서는 FSB 개념을 보다 확장시켜서 가새를 죄는 마찰력의 크기를 능동적으로 변화시킬 수 있는 능동 조임 마찰 가새(AFSB)를 착상하여 단자유도 구조물에 적용하고 조화 하중으로 기진시켜 그 거동을 시뮬레이션 하여 FSB와 비교 분석해본다. 이를 위해 간단하고 효과적인 알고리즘을 개발해보았다 연구 결과, 지반 가속도 값이 그다지 크지 않은 경우, AFSB는 초기에 오우버슈팅이 발생하는 문제만 제외하고 FSB에 비해 효과적으로 진폭과 밑면 전단력을 감소시켰다.