탄성 한계가 있어 한계치 이상의 힘을 가해 변형을 일으키면 원래 형태로 돌아가지 않는 일반 강재와는 달리 초탄성 형상기억합금(Shape Memory Alloy)은 외부 충격에 의하여 형태의 변화가 일어나도 원래의 기억된 형태로 돌아가는 특성인 형상기억 효과(Shape Memory effect)와 초탄성 효과(Superelastic effect)를 가지는 신재료이다. 이러한 초탄성 형상기억합금(SMA)은 일반 강재보다 잔류변형을 감소시키는 원상복원, 에너지 소산, 내부식성, 모멘트-회전각 등에서 우수하다. 이러한 재료 특성으로 인하여 현재에는 많은 분야에서 이용되며 건축 및 토목분야에서도 구조 시스템 등에 이용하고 있다.
가새골조는 모멘트-저항골조와 더불어 대표적인 횡력저항시스템으로 횡력에 대한 저항력과 높은 강성이 특징이며 연성에 따라 중심가새골조(CBF), 편심가새골조(EBF) 2가지로 분류할 수 있다. 그 중 편심가새골조는 지진하중 작용 시 비탄성거동을 링크로 국한시켜 링크 내에서의 항복을 통해 안정적으로 에너지를 소산시키는 시스템이다. 하지만 보다 큰 지진하중이 작용할 경우 가새의 좌굴로 인해 에너지 소산능력 저하 및 잔류변형이 발생하여 구조물에 손상을 일으키고 원래의 상태로 돌아올 수 없게 되며, P-△ 2차효과로 인해 구조물의 붕괴까지 일으킬 수 있다.
본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 잔류변형을 감소시키고 원상복원 효과를 얻을 수 있는 초탄성 형상기억합금을 역V형 편심가새골조와 슬릿댐퍼에 적용시켜 3차원 유한요소 해석을 통해 가새의 단면적, 링크에 적용한 슬릿댐퍼의 슬릿 개수, 가새와 링크의 물성치, 편심비, 슬릿댐퍼의 슬릿 크기, 슬릿 형상, 형상기억합금 바(Bar)의 두께에 따른 원상복원 효과와 에너지 소산능력을 알아보았다.
그 결과 가새에 형상기억합금을 적용한 역V형 편심가새골조는 기존 강재를 적용한 역V형 편심가새골조보다 원상복원 효과가 더 우수하게 나타났으며, 가새에 형상기억합금을 적용한 경우 링크에 적용한 슬릿댐퍼의 슬릿 개수가 증가할수록 역V형 편심가새골조의 잔류변위가 감소하는 것을 알 수 있었고, 가새와 링크 모두 형상기억합금을 적용한 경우 가새의 단면적이 클수록 골조의 잔류변위는 33.67∼66.4% 감소하였으며, 슬릿댐퍼에 형상기억합금 바(Bar)를 적용했을 때 바의 두께가 증가할수록 원상복원 효과가 증가하였다.