• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권4호통권47호
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• pp.397-406
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• 2000

본 연구는 수평하중을 받는 고층철골가새골조의 횡변위를 정량적으로 제어하는 효율적인 최적화 기법을 제시한다. 이를 위해 철골가새골조의 거동특성에 근거한 변위 민감도를 구성하고 수학적계획법의 일반성을 유지하면서 규모가 큰 문제도 효율적으로 다를 수 있는 근사화 개념이 도입된다. 아울러 단면 재선정시 상용화된 표준철골단면을 이용하는 이산형 최적화 방안도 고려한다. 제시된 기법의 효율성을 검토하기 위해 세 가지 종류의 12층 철골가새골조와 30층의 가새보강된 철골조 모델이 고려된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.359-368
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• 2003

철골가새골조는 골조 내 가새 부재의 인장 및 압축의 반목 이력 거동을 통하여 지진하중 작용 시 발생하는 에너지를 흡수하게 된다. 최근 미국 내의 중심가새골조(CBF) 관련 내진 설계 규준은 큰 세장비(KL/r)의 가새 부재를 CBF에 허용하고 있는데, 이는 큰 유효세장비(KL/r)를 갖는 가새 부재가 우수한 내진 성능을 발휘한다는 전제를 기초로 하고 있으나, 최근 연구들 중 가새 부재의 에너지 소산 능력이나 부재의 좌굴 이후 강도저하 등과 관련한 반복 이력 거동 대한 연구를 거의 찾아볼 수 없다. 본 논문에서는, 기존 가재 관련 실험 자료들을 수집하고 이를 바탕으로 부재들의 압축 에너지 소산 능력과 부재의 좌굴 이후 강도저하 등 반복하중 하의 가새 부재들의 반복 이력 거동을 가새 부재의 세장비와 관련하여 검토하였다. 가새 관련 기존 실험 자료들의 분석을 통하여, 가새 부재의 일정 단계의 일반화 된 압축 변위$({\delta}/{\delta}_B)$시의 일반화 된 압축 에너지 소산$(E_C/E_T)$은 변위가 증가할수록 작아짐을 알 수 있었다. 또한 가새 부재의 좌굴 이후 강도저하는 부재의 세장비와 많은 관련이 있었으며, 특히 H형강 부재들이 상대적으로 심한 강도 저하를 보여주고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.10-17
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• 2020

최근 국내에 발생한 지진으로 인해 많은 학교 건물들에 크고 작은 피해가 발생하였다. 학교 건축물은 재난 발생시 대피소로 사용되는 중요 건물로서 비내진 건축물일 경우 여러 방법으로 내진 보강이 진행 중이다. 내진보강 공법 중 내부 철골가새골조형 공법은 비교적 시공이 용이하고 성능이 우수하여 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존 철근콘크리트 학교 건물에 철골 가새 골조를 적용하여 수평반복가력해석을 수행하여 최대전단력 및 변위를 비교검토 하였다. 그 결과로 해석 모델의 적정성을 확인하였고, 기존 학교 건축물의 1경간에 대한 가새- 높이비에 따른 효과를 비교 검토하였다. 가새- 높이비 0.3의 모델에서 최대 전단내력과 변위관계에서의 적정성을 확인할 수 있었다. 또한, 실제 비 내진 철근콘크리트 학교 건축물에 철골가새를 적용시켜 가새- 높이비에 따른 비선형정적해석을 수행하여 내진 성능을 검토하였다. 그 결과, 가새- 높이비 0.3에서 부재의 붕괴가 없는 적절한 내진효과를 보이고 있다. 가새 높이의 증가는 최대전단력과 인명안전 수준의 성능점에서 최대 하중을 증가시키는 효과를 나타내고 있으나, 횡강성의 증가로 인한 가새 골조 주변 부재의 붕괴가 발생하므로, 적정한 가새 높이에 따른 내진 보강이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 기존 학교건축물의 가새 골조의 내진보강 설계에 있어서 가새 높이에 따른 보강해석을 고려한 후 가새 높이를 선정하고 적절한 보강 개수와 보강위치를 정하는 것이 필요한 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.509-516
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• 2010

본 연구에서는 가새와 강골조를 이용하여 철근콘크리트 모멘트 골조의 내진성능을 보강하는 방법에 대하여 연구하였다. 해석모델은 중력하중에 대해서만 설계된 3층 3경간의 RC 모멘트 골조 건물이다. 먼저 유한요소해석을 이용하여 RC구조물과 가새 접합부의 응력/변형 분포 상태를 파악하고, 접합부의 응력 집중현상을 방지하기 위하여 철골 모멘트골조를 추가하여 보강설계를 수행하였다. 내진보강을 위한 가새는 일반 철골 가새와 비좌굴 가새의 두가지 종류의 가새를 적용하고, 보강 전후 구조물의 강도 및 연성도를 비선형 정적 및 동적해석을 통해 비교하였다. 해석결과에 따르면 추가되는 철골 모멘트골조와 가새를 동시에 사용할 경우 구조물의 강도 및 연성능력의 증가에 큰 효과가 있는 것으로 나타났다. 추가되는 철골 모멘트골조는 단면이 크지 않을 경우 강도의 증가에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.97-103
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• 2004

철골 중심가새골조의 경우 접합비용의 절감을 위해 가새가 설치된 스팬을 제외한 기둥들은 통상 중력기둥으로 설계된다. 따라서 중력기둥이 미치는 P-${\Delta}$ 효과를 내진성능 평가에 적절히 반영할 필요가 있다. 본 연구에서는 철골 중심가새골조의 중력기둥이 유발하는 P-${\Delta}$ 효과를 가상의 의지기둥(leaning column) 개념에 의해 간편하게 모델링할 수 있는 해석기법을 예시하였다. 역V형 가새골조를 사례로 하여 FEMA 273의 비선형정적해석법에 의한 내진성능평가를 수행하고 동적 P-Δ 증폭계수 적용에 있어서의 문제점을 지적하였다. 본 연구의 결과에 의할 때 P-${\Delta}$ 효과는 중심가새골조의 내진성능평가에 무시할 수 없는 영향이 있는 것으로 밝혀졌다. 아울러 기존연구에서 제시된 인장보강재에 의한 역V형 가새골조의 보강법은 내진성능향상에 매우 효과적임을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권4호통권65호
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• pp.379-388
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• 2003

철골가새골조 내 가새 부재의 에너지 소산 등의 이력 특성을 조사하기 위하여 비선형 구조해석 프로그램인 DRAIN-2DX를 이용한 단층 구조물의 동적 해석을 수행하였다. 가새 부재의 세장비(KL/r) 및 구조물 반응 수정 계수(R)을 변수로 15개의 가새 부재가 설계되었고 인공지진을 포함 6개의 지진기록을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 총 90개의 동적 해석 및 해석결과 비교 분석을 통하여 다음의 사실을 알 수 있었다. (1) 큰 반응 수정 계수(R)로 설계된 철골가새골조 내의 가새 부재가 구조물이 우수한 연성 거동을 통하여 큰 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$를 갖게 되리라 예상과는 달리 해석 결과 큰 R값으로 설계된 가새 부재가 좌굴 이후 심한 강도 저하를 보이고 작은 가새 부재력으로 설계되기 때문에 오히려 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$가 작았다. (2) 해석 결과 Lee and Bruneau (2002)에 의해 수집된 실험 결과들을 근거로한 실험 자료, 모두 세장한 가새 부재가 대부분의 경우 더 큰 연성을 갖기는 하지만 작은 축적된 에너지 비$({\Sigma}E_C/E_T)$를 갖고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.307-317
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• 2011

본 논문은 강풍대이면서 약진대에 위치하는 내풍설계된 초고층건물이 경험할 수 있는 잠재적 지진에 대한 내진성능평가를 통해서 탄성내진설계의 가능성을 검토하는 것이다. 최근에 가장 각광받고 있는 구조시스템인 초고층 철골대각가새골조를 내풍설계하고, 내풍설계과정에서 상당한 시스템초과강도가 유입됨을 확인하였다. 초고층 철골대각가새골조에 대하여 다양한 지반조건에 따른 응답스펙트럼해석과 내진성능평가를 수행하였다. 우리나라와 같이 강풍대에 위치하면서 약진대에 속하는 환경하에서 세장비 5.2이상의 초고층 철골대각가새골조는 500년 재현주기 지진동에 대해서는 탄성저항할 수 있음을 보여주었고, 세장비 6.9의 초고층 철골대각가새골조는 2400년 재현주기 지진동에 대해서도 탄성설계가 가능함을 확인하였다. 500년 재현주기 지진동에 대해서 초고층 철골대각가새골조는 부재수준에서 지반조건에 관계없이, 2400년 재현주기 지진동에 대해서도 $S_E$지반을 제외하고는 세장비 5.2이상의 모델에서 모두 "즉시거주" 수준을 나타내었다. 시스템수준에서 초고층 철골대각가새골조는 500년 재현주기 지진동에 대해서 세장비 5.2이상의 모델은 $S_A$와 $S_B$지반에서는 즉시거주, $S_C{\sim}S_E$ 지반에서는 "인명안전" 수준을 나타내었다. 2400년 재현주기 지진동에 대해서는 500년 재현주기보다 한 단계 낮은 내진성능수준을 보여주었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.14-17
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• 2011

본 논문에서는 강풍대이면서 중/약진대에 위치하는 초고층건물에 내습할 수 있는 잠재적 지진에 대하여 다양한 지반조건에 따른 응답스펙트럼해석과 내진성능평가를 수행하였다. 국내와 같이 강풍대에 위치하면서 중약진대에 속하는 지진환경하에서 세장비 5.2이상의 초고층 철골대각가새골조는 10%/50년 재현주기 지진동에 대해서는 탄성저항가능성을 나타내었고 세장비 6.9이상의 초고층 철골대각가새골조는 2%/50년 재현주기 지진동에 대해서도 탄성적으로 저항할 수 있음을 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.571-578
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• 2003

본 논문에서는 중심가새골조 가운데 가정 널리 사용되는 역V형 철골 가새골조의 내진거동을 탄소성 후좌굴해석에 의해 고찰하고, 압축가새의 좌굴이 최초로 발생한 층에 소성화가 집중되는 약층화 현상을 완화할 수 있는 효과적 내진보강 방안을 제시하고자 하였다. 즉 좌굴이 발생한 층에 집중되는 비탄성변형을 건물전체로 재분재하는 기능을 갖는 인장재(tie bar)를 삽입하여 내진성능을 효과적으로 개선할 수 있음을 입증하였다. 아울러 압축가새의 좌굴발생 순서를 감안하여 보강 인장재를 경제적으로 설계할 수 있는 실용적 설계방안을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.249-257
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• 2015

철골보통중심가새골조의 수직불균형력에 대한 설계 요구사항이 KBC2009에서 처음으로 도입하였고, 이를 통하여 설계지진에서의 인명안전성능이라는 목표내진성능을 만족하도록 유도하고 있다. 그러나 수직 불균형력의 영향이 ASCE7-10에서 암시적으로 제시하는 최대고려지진에서의 구조물 붕괴방지성능에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 제한적으로 이루어지고 있어 KBC2009를 따라 설계된 철골보통중심가새골조의 붕괴성능을 조사할 필요가 있다. 이를 위하여 본 논문에서는 역V형 철골보통중심가새골조의 최대고려지진에서의 붕괴양상을 조사하였다. 두 가지 지반조건과 세 가지 다른 수직불균형력 조건을 해석변수로 하여 총 6개의 5층 규모의 철골보통중심가새골조 표본건물을 설계하였다. 비선형 정적해석과 비선형 동적해석을 통하여 표본건물들의 내진성능과 붕괴양상을 조사하였다. 해석결과를 통해 수직 불균형력은 철골보통중심가새골조의 내진성능에 지대한 영향을 미쳤고, 바람직한 붕괴양상과 붕괴방지성능을 달성하기 위하여 불균형력에 대한 적절한 고려가 필요한 것으로 나타났다.