DOI QR코드

DOI QR Code

Seismic Response Analysis and Performance Evaluation of Wind-Designed Concentrically Braced Steel Highrise Buildings under Moderate Seismicity

중진대의 지진환경하에서 내풍설계된 초고층 철골조 중심가새골조의 지진응답해석 및 내진성능평가

  • Published : 2005.02.01

Abstract

Even in moderate to low seismic regions like Korean peninsular where wind loading usually governs the structural design of a tall builidng, the probable structural impact of the 500-year design basis earthquake (DBE) or the 2400-year maximum credible earthquake (MCE) on the selected structural system should be considered at least in finalizing the design. In this study, seismic performance evaluation was conducted for concentrically braced steel highrise buildings that were only designed for wind by following the assumed domestic design practice. It was found that wind-designed concentrically braced steel highrise buildings possess significantly increased elastic seimsic capacity due to the system overstrength resulting from the wind-serviceability criterion and the width-to-thickness ratio limits on steel members. The strength demand-to-strength capacity study based on the response spectrum analysis revealed that, due to the system overstrength factors mentioned above, wind-designed concentrically braced steel highrise buildings having a slenderness ratio of larger than six can withstand elastically even the maximum credible earthquake at the performance level of immediate occupancy.

국내와 같이 풍하중이 지배 횡하중으로 작용하는 중/약진대라 할지라도 초고층건물의 설계를 담당하고 있는 구조기술자는 특정세기의 잠재지진(가령 재래기 500년 정도의 설계용지진동 또는 재래기 2400년 정도의 최대한도지진)이 구조시스템에 미칠 수 있는 구조적 영향을 합리적으로 평가할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 중/약진대로 분류되는 국내의 지진환경하에서, 국내 구조사무소의 평균적 실무관행에 따라 내풍설계된 초고층 철골중심가새골조를 가정하여 지진해석을 수행하고 내진성능을 평가하였다. 내풍설계에서 요구되는 사용성 요건 및 횡력저항 철골부재에 부과돠는 폭-두께비 제한 등으로 인해 상당한 크기의 시스템 초과강도(system overstrength)가 유입됨을 확인할 수 있었다. 내풍설계과정에서 부차적으로 기인하는 이 시스템 초과강도로 인하여, 본 연구의 세장비 6 이상의 철골조 초고층 중심가새골조는 2400년 재래기의 최대한도지진에 대해서도 즉시입주 가능한 거동수준에서 탄성적으로 저항할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Tremblay, R. 'Achieving a Stable Inelastic Seismic Response for Multi-Story Concentrically Braced Steel Frames,' Engineering Journal, Vol. 40, No. 2, 2002, pp. 111-130
  2. Gergely, P., 'R/C Buildings in Moderate Seismic Zone: Progress and Problems in Evaluation and Design,' Proc. of Tom Paulay Symposium, UCSD, USA, 1995
  3. 대한건축학회, 건축물 하중기준 및 해설, 태림문화사, 2000
  4. AISC, Manual of Steel Construction: Load and Resistance Factor Design, Third Edition, 2001
  5. Englekirk, R.E., 'Highrise Design Considerations in Regions of Moderate Seismicity,' Korea University, Special Lecture, 1996
  6. CTBUH, Structural Systems for Tall Buildings, McGraw-Hill, 1994
  7. 김종락외 3인, '용접구조용 압연강재의 제성질에 관한 통계적 연구', 한국강구조학회 학술발표논문집, 1999. 6
  8. Segui, W.T., LRFD Steel Design, Thomson, Third Edition, 2003
  9. NBCC, NBC 1995 Structural Commentaries(Part 4)
  10. CSI, SAP2000 Analysis Reference
  11. ATC, 'Tentative Provisions for the Development of Seismic Regulations for Buildings,' prepared by Applied Technology Council, 1984
  12. 한국지진공학회, '내진설계기준연구(II)', 건설교통부, 1997
  13. Der Kiureghian, 'A Response Spectrum Method for Random Vibration Analysis of MDF Systems,' Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 9, 1981, pp.419-435 https://doi.org/10.1002/eqe.4290090503
  14. 대한건축학회, 한계상태설계기준에 의한 강구조설계 예제집, 2002
  15. Chopra, A.K., Dynamics of Structures, Prentice Hall, Second Edition, 2001
  16. Englekirk, R.E., Steel Structures: Controlling Behavior Through Design, John Wiley & Sons, 1994
  17. Federal Emergency Management Agency, NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings (FEMA Publication 273), 1997