고층 구조물에 설치된 비좌굴가새의 성능기반 내진설계에 관한 연구 = (A) study on the performance based seismic design of buckling restrained braces installed in highrise buildings
저자
발행사항
부산 : 부산대학교, 2011
학위논문사항
발행연도
2011
작성언어
한국어
DDC
690.21 판사항(21)
발행국(도시)
부산
형태사항
vii, 123 장 : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
참고문헌: 장 114-119
DOI식별코드
소장기관
Designs by current seismic design provisions aim to satisfy safety of life under earthquake of certain scale. And it almost satisfies this performance under real earthquake. But it causes huge economic loss in case of recent strong earthquake and demands on improvement of seismic design have emerged. So added to existing basic performance objectives about safety of life, criterion for the purpose of satisfying various performance objectives by economics and function of structures has made.
Committee of Vision 2000 in SEAOC found concept of performance based design and they suggest a comprehensive design method, displacement based design method, energy based design method which enable structures to have predictable performance. Recently researches about systematization which enable these performance based seismic designs to be applied to various structures are under way in and out of Korea.
Cases of appling to isolation system and vibration control system for reduction of damage by strong earthquake are also increasing. Among them, buckling restrained braces increase stiffness and strength of structures. It allows economic designs and is easy to repair after earthquake so it is coming into the spotlight as energy dissipation. Under strong earthquake, buckling restrained braces absorb seismic energy with cyclic behavior and they can minimize the damage of structures. Studies on performance based design method of structures with buckling restrained braces are insufficient and in existing study, it suggested design method which is for short-period structures. These design methods have weakness to conduct repeated task for analysis and assumption. Therefore in this study, the design method which adopted displacement based design method and energy based design method for structures with buckling restrained braces was proposed. It aimed to suggest design method which meets seismic performance for mid-high structures without repeated task.
Displacement based design method follows next steps. First, target displacement was supposed. And using reduced spectrum, period or spectrum acceleration was obtained. Using this, it calculated seismic design loads and designed buckling restrained braces. Inelastic design spectrum is obtained by reducing the value of elastic design spectrum by appling to displacement ductility of structures. And it gives more accurate result than spectrum reduced by equivalent damping ratio. Shape of shape function is decided by aspect ratio of structures so shape function of 10-story, 15-story, 25-story were compared. As a result, 10-story, 15-story structures were the shape of sine function and 25-story structure was shape of cosine function. Using this, target displacement of each sample were supposed. In case of long-period structures, effect of higher modes is large so period which considered third mode in which mass participation is over than 90% was used. Behavior of structure depends on the distribution method of lateral load so the distribution method which was suggested by ATC 40 and FEMA 273 was applied. And distribution method according to mass of each story suggested by FEMA was most economical and fairly distributed. To verify suggested method main structure of example structures were designed to resist gravity load and buckling restrained braces were designed to resist lateral load. To understand behavior of structure exactly non-linear dynamic analyses was conducted and all the buckling restrained braces which were designed by suggested method satisfied performance objective. And hysteretic behavior of braces was inelastic through entire floor so energy dissipation was seemed to be distributed fairly.
Energy based design method is regarded as method which anticipates clearly and guarantees performance objective so recently studies of seismic design are increasing. In this study, period was calculated using inelastic design method and using this, the input energy was estimated. Correction factor which considered underestimation of energy in equivalent SDOF was applied and braces were designed with estimating energy dissipation by hysteretic behavior of buckling restrained braces. Sectional area of designed braces was compared with the result of displacement-based-design method. As a result 10-story, 15-story structure were estimated 18% more area and 25-story structure was estimated equally. After careful consideration of energy hysteretic behavior, most of input energy was dissipated by hysteretic behavior of braces.
Suggested design process in this study can be applied to mid-high structures with buckling restrained braces. And it doesn't need repeated task of assumption and analysis for finding performance point. So it is unnecessary to expend lots of time and effort to design and it can be easily applied to practice.
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