Seismic Behavior of Concrete-Filled HSS Bracing Members Reinforced by Rib

리브 보강된 콘크리트 충전 HSS 가새부재의 이력 거동

  • Received : 2004.10.08
  • Accepted : 2005.01.25
  • Published : 2005.02.27

Abstract

The purpose of this study is to improve the seismic behavior of the bracing members. Lee and Goel's (1987) concrete filling in the hollow structural section (HSS) reduced the severity of local buckling and increased the fracture life. However, concrete filling in the HSS did not prevent the occurrence of local buckling in the midsection of the bracing member, which resulted in continuous strength degradation. This study investigated the seismic behavior of the concrete-filled HSS bracing member, which is reinforced by ribs in the midsection of the bracing member. The main variable of the specimens is rib length. The test results showed that buckling mode, cyclic compression strength, and energy dissipation capacity of the bracing members were affected by rib length. Specimen reinforced with ribs with a length of 63% had better structural performance.

본 연구의 목적은 가새 골조에서 사용되는 가새 부재를 보강하여 가새 골조의 이력 거동을 향상시키는 것이다. HSS(Hollow Structural Section) 가새 부재는 국부 좌굴의 발생으로 인하여 인장측 성능에 비해 압축측 성능이 취약한 단점이 있다. 국부 좌굴의 심각성을 감소시키기 위하여 가새 부재에 콘크리트를 충전하는 방법이 사용되었다. Lee and Goel(1987)의 연구 결과에 따르면 콘크리트 충전은 HSS 가새 부재의 국부좌굴의 심각성을 감소시켜 파괴 수명을 증가시켰으나, 가새 부재 중앙부의 국부좌굴을 방지하지 못하여 지속적인 압축 강도의 저감이 나타났다. 따라서 본 연구에서는 가새 부재의 압축 강도를 증가시키고 중앙부의 국부 좌굴을 방지하기 위하여 콘크리트 충전 HSS 가새 부재의 중앙부를 리브로 보강한 실험체를 제작하여 실험하였다. 이를 위하여 리브 보강길이를 변수로 한 총 4개의 실물 크기의 가새 부재를 제작하였다. 하중은 압축과 인장이 대칭인 하중이력을 사용하였다. 본 실험에서 좌굴 모드, 사이클 최대 압축강도와 에너지 소산능력에서 나타난 리브 보강 가새 부재의 성능은 리브 보강길이에 따라 다르게 나타났으며, 63%의 길이로 보강한 실험체가 가장 우수한 성능을 나타내었다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국과학재단

References

  1. 한상환, 류호원, 김욱태, 냉간성형 HSS 가새 부재의 판폭두께비에 따른 구조 성능 평가, 대한건축학회논문집, 2004. 9
  2. American Institute of Steel Construction (AISC). Manual of Steel Construction, LRFD 3rd Ed., 2001
  3. FEMA 356. 'Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings' ASCE for the Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. November, 2000
  4. IBC. International Building Code, International Code Council, Falls Church, Virginia, 2000
  5. Lee, S. S., and Goel, S. C. 'Seismic Behavior of Hollow and Concrete-filled Square Tubular Bracing Members.' Dept. of Civil Engineering, Univ.of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA, 1987
  6. Lui, Z., and Goel, S. C. 'Investigation of Concrete-Filled Steel Tubes under Cyclic Bending and Buckling.' Dept. of Civil Engineering, Univ. of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA, 1987
  7. Popov, E. P., Black, R. G. 'Steel Struts under Severe Cyclic Loadings.' American Society of Civil Engineers(ASCE), Vol. 107, No. ST9, September, 1981
  8. SAC. 'Protocol for Fabrication, Inspection, Testing and Documentation of Beam-Column Connection and Other Experimental Specimens.' SAC Joint Venture, Richmond, California, 1997
  9. Shaback, J. B., Browon, T. 'Behaviour of Square Hollow Structural Steel Braces with End Connections under Reversed Cyclic Axial Loading.' Dept. of Civil engineering, Univ. of Calgary, Calgary, Alberta, Canada, 2001
  10. Zayas, V. A., Popov, E. P., 'Cyclic inelastic buckling of tubular steel braces.' Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, USA, 1980