• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.743-750
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• 2016

본 연구에서는 초고층건물의 횡력저항 구조형식으로 널리 사용되는 병렬전단벽-커플링보 구조시스템에서 전단벽의 강도, 강성이 커플링보의 설계 강도에 미치는 영향을 분석하였다. 커플링보에 발생하는 설계내력은 코어벽체의 두께와 콘크리트의 강도가 변하더라도 층별 설계내력은 유사한 경향을 보이고 있으며, 벽체 콘크리트 강도와 두께에 따라 커플링보에 발생하는 외력은 다소 감소하는 경향이 있다. 커플링보의 설계내력은 6개 모델 전부 40층 건물에서, 10층에서 15층의 범위에서 가장 높게 발생하고 있음을 알 수 있다. 즉, 병렬전단벽의 휨변형 변곡점이 형성되는 건물높이의 0.25H~0.375H 위치에서 최대 부재력이 발생한다. 벽체두께가 증가 할수록 코어내부의 커플링보의 발생 외력은 점차 증가하는 것으로 확인되었다. 또한 벽체 두께가 두꺼워질수록 벽체의 콘크리트 강도 증가에 따른 커플링보의 부재력 변화는 적게 나타나는데, 이는 벽체 두께가 두꺼우므로 콘크리트 강도변화의 영향이 적게 미치는 것으로 분석된다. 병렬전단벽의 두께증가는 콘크리트의 강도증가보다 강성변화에 큰 영향을 미치고, 이에 따라 커플링보의 부재력 변화에도 더 큰 영향을 미치는 것으로 분석된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.30-30
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• 2011

국내의 내진설계 기준은 1988년에 처음 도입되었으며, 최근 점차 강화되고 있는 실정이다. 공동주택에 주로 적용되는 전단벽식 구조시스템에서 증가된 지진력에 저항하기 위해서는 벽량과 철근이 증가하게 되어 공사비가 상승하게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위한 제진설계의 필요성이 대두되고 있는 실정인데, 기존의 제진장치는 주로 가새형 또는 벽체형을 대부분이라 평면계획에 제약이 있다. 따라서 전단벽식 구조의 공동주택의 제진설계 시에는 우리나라와 같은 중 약진 지역에 적합하고 저렴한 비용으로 충분한 내진성능과 평면의 가변성을 확보할 수 있는 댐퍼의 선택이 필요하다. 본 연구의 목적은 기존의 가새형 및 벽체형 제진장치의 국내 공동주택 적용시의 문제점인 평면의 가변성 확보에 유리하고, 수동형 제진장치의 장점을 추구할 수 있는 마찰댐퍼를 삽입한 커플링보 제진시스템의 내진성능을 조사하는 것이다. 내진성능을 평가하기 위해서 실대형 커플링보 실험체를 계획하고 제작하였다. 실험체는 2개로 구성되어 있으며, 하나는 기존의 철근배근 상세를 갖는 철근콘크리트 커플링보 실험체와 커플링보에 마찰댐퍼가 삽입된 실험체이다. 횡하중에 대한 성능을 평가하기 위해서 유사정적 반복가력실험을 실시하였다. 엑츄에이터로부터 실험체 상보의 가력지그를 통해 하중이 전달되도록 하였으며, 가력은 최초 0.25%의 층간변형각부터 변위제어를 통해 목표 층간변형각인 1.5% 이상까지 진행되도록 하였다. 실험결과, 두 실험체의 이력곡선과 에너지 흡수능력을 평가하였다. RC 실험체는 핀칭현상이 관찰되었고, 가력이 진행됨에 따라 커플링보와 벽체에서의 균열이 확산되어 종국적으로 취성적인 커플링보의 전단파괴가 발생하였다. 마찰댐퍼를 삽입한 실험체는 계획된 마찰거동이 잘 발휘되어 목표 층간변형각인 1.5%까지 이선형거동이 잘 나타났다. 최대 내력은 RC 실험체가 3배 이상 크지만, 누적층간변형각에 따른 에너지 흡수능력은 마찰댐퍼 실험체가 2배 이상 우수한 결과를 보였으며, 커플링보 및 벽체에서의 균열이 매우 저감되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.525-532
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• 2014

본 연구는 고층건물의 횡변위 구조형식으로 널리 사용되는 전단벽-커플링보 구조시스템에서 커플링보의 실용적인 구조설계법에 관한 것이다. 커플링보의 부재력은 부재의 위치에 따라 매우 큰 차이를 보이며, 건물높이의 25%~40% 구간에서 가장 높게 발생하였다. 벽체두께 100mm 변화에 따른 커플링보의 부재력증가는 약 3~4% 정도로 분석되었으며, 벽체의 콘크리트 강도가 기존 300MPa에서 400MPa로 변경되었을 경우 커플링보의 부재력은 약 3%정도 저하되는 것으로 나타났다. 커플링보의 초기 부재력은 요구되는 부재력의 2배 이상 초과하는 것으로 검토되어, 약 80%정도 강성저감되었을 때 요구 설계 값에 도달하였다. 강성감소에 따른 부재력 감소비는 저층에서 더 큰 것으로 나타나 강성 감소를 전층에 일괄 적용할 필요성은 없는 것으로 분석되었다. 또한 강성감소에 따른 부재력 감소비를 적용한다면 해석 전 요구 설계조건을 반영하여 강성저하 범위를 수치적으로 예측 할 수 있을 것으로 예상된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1001-1009
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• 2005

고층 건물의 구조계획에서 벽체의 유용성은 오래전부터 인식되어 왔다. 구조물에서 적절한 위치에 벽체를 배치하며, 벽체는 구조물에 작용하는 횡하중에 매우 효과적으로 저항할 수 있다. 특히 병렬 전단벽 시스템의 구조물의 횡력저항 시스템으로서 가장 선호되는 구조이고 이러한 구조는 커플링보에 의해 벽체가 연결되게 된다. 커플링보는 강도, 강성, 연성 및 에너지 소산능력이 충분한 부재이어야 한다. 이러한 요구들을 만족시키기 위해 FBP를 적용한 철골 커플링보를 제안한다. FBP의 적용 여부를 변수로 하여 총 2개의 시험체를 계획하고 실험을 실시하였다. 이러한 실험 연구를 통하여 FBP를 적용한 철골 커플링보의 장점에 대해 서술하였고, 파괴모드를 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5931-5937
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• 2011

본 연구에서는 고층건물의 횡변위 구조형식으로 널리 사용되는 전단벽-커플링보 구조시스템에서 커플링보가 건물의 횡변위에 미치는 영향을 분석하였다. 기본해석모델로는 벽체와 기둥의 콘크리트 강도와 벽체두께에 따라 6가지를 선택하였다. 이 모델을 기본으로 하여 커플링보의 강성을 변화시켜 해석을 수행하였다. 해석프로그램으로는 MIDAS GEN을 이용하였다. 해석결과로부터 각각의 해석모델들의 최상층 횡변위와 CEN EC 3/1에서 규정하고 있는 횡변위 허용 범위(H/400~H/500)를 비교하고 분석함으로써 커플링보의 횡변위 제어능력을 평가 하였다. x방향 횡변위는 허용 횡변위(H/500)의 68%~87%정도로서 벽체두께 100mm 증가에 따라 약 8%~10%의 횡변위 감소가 있음을 확인하였고, 콘크리트 강도가 5Mpa 증가함에 따라 횡변위는 약 4%의 감소 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 두 경우 모두 x, y방향에 대하여 유사한 결과가 나타난 것으로 확인되었다. 커플링보 강성저하에 따른 횡변위 비율은 허용변위 기준인 H/500를 기준하여 분석결과 최초 강성 20% 저하 시 횡변위는 3%정도의 변위 증가가 나타났으며, 추가 20% 저하 시 5%~8%의 변위가 발생되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.371-382
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• 2012

기존의 전단벽 시스템은 커플링보를 강하게 설계하는 경우가 많아 상대적으로 내력 및 강성이 낮은 콘크리트 코어와 특정층에 손상이 발생되기 쉬워 건물의 연성이 저하된다. 전단벽 시스템의 연성능력 및 내진성능을 향상시키기 위해 본 연구에서 강성은 기존의 커플링보 이상으로 발휘되면서 설계하중에 따라 내력을 용이하게 변화시킬 수 있는 강재이력댐퍼를 커플링보에 적용하였다. 강재이력댐퍼는 2단으로 직렬 연결된 형상으로 제안하였고, 제안된 강재이력댐퍼의 구조성능을 검증하기 위하여 정적실험을 수행하였다. 또한 FEM 해석결과를 실험결과와 비교 검증하고 강재이력댐퍼의 초기강성, 에너지 흡수능력, 변형능력 등을 분석하여 설계 근사식을 제안하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.129-132
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• 2008

병렬 전단벽구조의 이상적인 거동을 만족시키기 위한 대안의 하나로 철근콘크리트커 플링보에 전단 성능이 우수한 철골 플레이트를 매립하는 방안이 제시되었다. Lam의 연구에 의하면 플레이트를 보강한 시험체가 기존의 철근 콘크리트 커플링보에 비하여 내진성능이 매우 우수한 것을 제시하고 있다. 철골 플레이트 커플링보는 철골 부재와 철근콘크리트 부재로 구성된 합성구조이다. 따라서 철골 부재는 강구조 설계 기준에 의해 설계하고, 철근콘크리트 부재는 철근콘크리트 설계기 준에 의해 설계하여 중첩시키는 방법으로 설계한다. 그러나 아직까지 합성구조에 대한 설계 기준이 마련되어 있지 않은 이유로 본연구에서는 실무에서 쓰이는 기준식의 평가를 통하여 철골 커플링보의 안전성을 검토하고자 한다. 기존 연구의 데이터를 통계학적 분석방법을 이용하여, ACI 기준식과 BS 기준식을 각각 검증하였다. 분석 결과 철근콘크리트의 전단력과 철골 플레이트의 전단력을 중첩하여 계산하는 철골 플레이트 커플링보에 대한 현재의 실무에서의 설계방법은 기존의 실험결과와 비교하면 적절한 설계방법으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.9-12
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• 2004

Coupling beams subject to cyclic loads exhibit different behavioral characteristics and energy dissipation capacity varying with re-bar layouts. In the present study, nonlinear analysis method was developed using analogous truss model. Using the numerical method, parametric studies were performed to investigate the behavioral characteristics and the energy dissipation mechanism of coupling beams with various re-bar layouts subject to cyclic loading. Based on the investigation, a simple and practical method for evaluating the energy dissipation capacity of coupling beams was developed and verified by experiments. The proposed method accurately predicted the dissipated energy during cyclic loading addressing design parameters such as re-bar layouts, re-bar ratio, and deformation. The proposed method can be easily applied to nonlinear static and dynamic methods for seismic analysis and design.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.301-304
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• 2008

본 연구에서는 싱글 플레이트 전단접합에 앵글을 접합한 새로운 방식의 철골 커플링보를 개발하여 여러 가지 구조적 성능을 평가하고자 한다. 주요 변수는 앵글유무, 콘크리트 보강 유무, 매립길이, 결손단면이다. 실험은 커플링 보의 가운데 지점을 2,000kN Actuator를 이용하여 횡방향 반복가력을 가하여 구조물의 전체적인 거동을 알아본다. 실험결과 싱글 플레이트 전단 접합부로 이루어진 실험체보다 앵글을 접합한 실험체가 강도, 변형능력, 강성, 에너지 소산 능력 등 전반적인 구조적 성능이 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 매립된 철골보 주위에 전단철근을 보강하지 않은 경우 PC벽체의 조기 지압파괴로 인해 그 성능이 현저히 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 전단철근이 배근이 된 경우 철골 커플링 보의 전단 항복이 발생할 때까지 PC벽체의 파괴가 충분히 지연되는 것으로 나타났다. 앵글이 접합된 경우 매립길이가 작아도 그 성능이 떨어지지 않았다. 결손 단면이 있을 경우 강도는 작게 나타났으나 접합부 전단 강도보다 훨씬 작도록 설계된 관계로 PC벽체의 파괴가 발생하기 전에 충분히 전단 거동을 통해 우수한 성능을 발휘하였다. 이러한 결과는 시공성과 경제성 향상을 위해 앵글을 접합한 철골 커플링 보 방식이 매우 유용할 것으로 사료된다.