Efficient Analysis of Shear Wall with Piloti

필로티가 있는 전단벽의 효율적인 해석

  • 김현수 (성균관대학교 건축공학과) ;
  • 이동근 (성균관대학교 건축공학과)
  • Published : 2003.12.01

Abstract

The box system that consists only of reinforced concrete walls and slabs we adopted in many high-rise apartment buildings recently constructed in Korea. Recently, many of the box system buildings with pilotis has been constructed to meet the architectural design requirements. This structure has abrupt change in the structural properties between the upper and lower parts divided by transfer girders. For an accurate analysis of a structure with pilotis, it is necessary to have the buildings modeled into a finer mesh. But it would cost tremendous amount of computational time and memory. In this study, an efficient method is proposed for an efficient analysis of buildings those have pilotis with drastically reduced time and memory. In the proposed analysis method, transfer gilders are modeled using super elements developed by the matrix condensation technique and fictitious beams are introduced to enforce the compatibility conditions at the boundary of each element. The analyses of example structures demonstrated that the proposed method used for the analysis of a structure with pilotis will provide analysis results with accuracy for the design of box system buildings.

현재 국내에서는 벽과 바닥판으로만 이루어진 벽식구조형식이 아파트 건물에 많이 적용되고 있다. 이와 더불어 최근에는 건축 계획적인 필요에 따라서 필로티가 있는 건물이 급격히 늘어나고 있다 이런 건물은 전이보를 기준으로 상부층과 하부층의 구조적 특성의 급격한 변화가 발생하게 된다. 필로티가 있는 벽식건물을 정확하게 해석하기 위해서는 많은 수의 유한요소를 사용하여 구조물을 모형화하는 것이 필요하다. 그러나 구조물 전체를 수많은 요소로 세분하여 해석하는 것은 막대한 해석시간과 기억용량을 필요로 한다. 따라서 본 연구에서는 필로티가 있는 구조물에 효과적으로 적용할 수 있는 해석기법을 제시하고자 한다. 제안된 해석기법은 전이보를 슈퍼요소로 모형화하고, 각 부재 사이의 변형적합조건을 만족시키기 위하여 가상의 보를 사용하였다. 필로티가 있는 여러 가지 유형의 예제 모델을 사용하여 제안된 해석기법의 정확성을 검증하였다.

Keywords

References

  1. Lee, D. G., Kim, H. S., 'Efficient Seismic Analysis of High-Rise Shear Wall Buildings considering the Flexural Stiffness of Floor Slabs', Proceeding of the Sixth Asian Pacific Conference on Shell and Spatial Structures, APCS 2000, Seoul, October, 2000
  2. Lee, D. G., Kim, H. S. and Chun, M. H., 'Efficient Seismic Analysis of High-Rise Shear Wall Buildings considering the Flexural Stiffness of Floor Slabs', Engineering Structures, Vol.24, No.5, 2002, pp.613-623 https://doi.org/10.1016/S0141-0296(01)00126-2
  3. Kim, H. S., Lee, D. G., 'Efficient Analysis of Shear Walls with Openings', Engineering Structures, Vol.25, No.8, 2003, pp.981-991 https://doi.org/10.1016/S0141-0296(03)00041-5
  4. 김현수, 남궁계홍, 이동근, '개구부가 있는 고층 벽식 구조물의 효율적인 3차원 해석', 한국전산구조공학회 논문집, 제15권, 제3호, 2002, pp.351∼365
  5. Green, D. R., 'The Interaction of Solid Shear Walls and their Supporting Structures', Build. Sci. Vol.7, 1972, pp.239-248 https://doi.org/10.1016/0007-3628(72)90005-9
  6. Weaver, W., Jr., Lee, D. G., and Derbalian, G., 'Finite element for shear walls multistory frames', Journal of the Sructural Division ASCE, Vol.107, 1981, pp.1365-1369
  7. Lee, D. G., 'An Efficient Element for Analysis of Frames with Shear Walls', ICES88, Atlanta, April, 1988
  8. Weaver, W., Jr., Gere, James M., Matrix Analysis of Framed Structures, Van Nostrand Reinhold, Third Edition, 1990
  9. Weaver, W., Jr., Johnson, Paul R., Structural Dynamics by Finite Elements, Prentice Hall, 1987
  10. Weaver, W., Jr., Johnsonston, Finite Elements for Structural Analysis, Prentice Hall, 1984