본 논문에서 제시된 스터드-런너 골조형 벽체시스템은 일반구조용 각형강관(열간성형강)을 구조부재로 사용하여 벽체를 구성하고, 수평부재인 런너에 의해 보강되어 있기 때문에 스틸하우스와 비교하여 단위벽체의 내력성능 증가 및 좌굴에 대한 효율적 거동을 기대할 수 있으며, 또한 경량기포콘크리트를 충전함으로써 차음성능 및 단열의 효과를 기대할 수 있다. 이와 같은 시스템을 중 저층(3~5층)규모의 공동주택 및 사무실건물에까지 적용하기 위해, 런너의 설치간격과 경량기포콘크리트의 타설효과를 변수로 하여 실제규모의 단위벽체를 시험체로 제작하여 연직하중 및 수평하중에 대한 내력성능평가가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 경량기포콘크리트의 타설효과를 고려하여 연직하중에 대한 축내력성능평가와 수평하중에 대한 전단내력성능평가를 통해 스터드-런너 골조형 벽체시스템의 구조적성능을 분석하고자 한다.
한국지진공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2001
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pp.407-414
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2001
The severe shortage of the available sites in the highly developed downtown area in Korea necessitates the construction of high-rise buildings which meet the need of residence and commercial activity simultaneously. The objective of this study is to investigate the seismic performance of this type of building structures. For this purpose, two 1 :12 scale 17-story reinforced concrete model structures were constructed according to the similitude law, in which the upper 15 stories have a bearing-wall system while the lower 2-story frames have two different layouts of the plan The one is a moment-resisting frame system and the other is a moment-resisting frame system with a infilled shear wall. Then, this model was subjected to a series of earthquake excitations. The test results show that the existence of shear wall reduced the shear deformation at the piloti frame, but has almost the negligible effect on the reduction of the overturning-moment angle.
우리나라의 지진위험도는 중 .약진 지역으로 분류될 수 있으며, 최근 자주 발생하지는 않지만 큰 지진(예를들면 판내부 지진)에 대하여 구조물이 저항성능을 가져야 한다는 것을 고려한다면 벽체의 성능평가는 중요하다고 할 수 있다. 본 논문의 내용은 내력벽 시스템 아파트 건물의 벽체에 대한 반응수정계수의 평가에 관한 것이다. 이를 위하여 반응수정계수에 관련한 기존 연구를 조사하여 반응수정계수의 구성요소를 분석하였다. 또한, 국내 내진기준에서 반응수정계수, 동적계수 산정의 문제점을 ATC와 UBC 기준들의 밑면전단력의 크기와 비교하여 나타내었다. 그리고, 아파트 벽체 및 전단벽에 대한 기존의 국내 .외 실험연구를 활용하여 그 구조성능을 평가하였으며, 이러한 연구내용의 결과를 기초로 허용응력도 설계용 지진하중을 규정하는 국내 내진규정의 내력벽 시스템에 대한 반응수정계수를 제안한다.
The severe shortage of the available sites in the highly developed downtown area in Korea necessitates the construction of high-rise buildings which meet the need of residence and commercial activity simultaneously. The objective of this study is to investigate the seismic performance of this type of building structures. For this purpose, two 1:12 scale 17-story reinforced concrete model structures were constructed according to the similitude law, in which the upper 15 stories have a bearing-wall system while the lower 2-story frames with infilled shear wall have two different layouts of the plan : The one has symmetric plan and the other has unsymmetric plan. Then, this model was subjected to a series of earthquake excitations. The test results show that the layout of shear wall has the negligible effect on the natural period and the base shear coefficient, but great effect on the failure mode of beam-column joint at flexible side frame.
사전취약화는 발파해체공법의 한 과정으로 구조물의 일부를 해체해 구조물의 붕괴방향 유도 혹은 해체장비의 이동경로확보 등을 목적으로 실시한다. 하지만, 현재 국내에는 사전취약화와 관련된 전문시방서 등의 기준이 정비되어 있지 않은 상태이다. 또한, 구조물의 설계도서가 없는 경우가 많고 무분별한 개보수 및 구조변경등으로 현재 구조물의 상황과 도면이 불일치하는 경우 등 여러 제약요인들로 인해 사전취약화가 정확한 구조해석에 근거하기 보다는 경험에 의해 진행되는 경우가 많다. 이 연구는 내력벽의 사전취약화와 관련된 것으로 내력벽식 구조물의 발파해체를 위한 시공계획의 일부를 소개하고 유한요소해석법을 이용하여 국내에 건설되고 있는 한 아파트 구조물을 대상으로 내력벽의 사전취약화 가능범위를 조사하였으며, 사전취약화 계획시 중요 고려사항에 대해 언급하였다.
Code-compliant seismic design should be essentially applied to realize the so-called emulative performance of precast concrete (PC) lateral force-resisting systems, and this study developed simple procedures to design precast industrial buildings with intermediate precast bearing wall systems considering both the effect of seismic and blast loads. Seismic design provisions specified in ACI 318 and ASCE 7 can be directly adopted, for which the so-called 1.5Sy condition is addressed in PC wall-to-wall and wall-to-base connections. Various coupling options were considered and addressed in the seismic design of wall-to-wall connections for the longitudinal and transverse design directions to secure optimized performance and better economic feasibility. On the other hand, two possible methods were adopted in blast analysis: 1) Equivalent static analysis (ESA) based on the simplified graphic method and 2) Incremental dynamic time-history analysis (IDTHA). The ESA is physically austere to use in practice for a typical industrial PC-bearing wall system. Still, it showed an overestimating trend in terms of the lateral deformation. The coupling action between precast wall segments appears to be inevitably required due to substantially large blast loads compared to seismic loads with increasing blast risk levels. Even with the coupled-precast shear walls, the design outcome obtained from the ESA method might not be entirely satisfactory to the drift criteria presented by the ASCE Blast Design Manual. This drawback can be overcome by addressing the IDTHA method, where all the design criteria were fully satisfied with precast shear walls' non-coupling and group-coupling strength, where each individual or grouped shear fence was designed to possess 1.5Sy for the seismic design.
스틸스터드 내력벽 시스템은 국외에서 중고층형 모듈러 건축에 널리 사용되는 구조형식이다. 국내의 중고층형 모듈러 시스템에 스틸 스터드 벽체를 적용하기 위해서는 내진성능 확보가 필수적이다. 본 연구에서는 스트랩브레이스를 갖는 모듈러 건축 스틸스터드 내력벽 시스템의 횡력저항성능 및 유효강성을 제안하였다. 스트랩 브레이스와 수직외측스터드의 사양을 달리하는 2개의 실물 실험체에 대해 주기하중에 대한 실험을 실시하여 제안된 설계식을 검증하였다. 수직외측스터드의 휨거동을 고려할 수 있는 설계식을 통해 실험체의 공칭강도, 탄성강성, 항복변위 등을 예측하고 실험을 통해 검증하였다. 실험에 의한 최대강도는 예측식 대비 1.11~1.18배 수준으로 평가되었다. 박판의 스트랩 브레이스를 갖는 스트랩 스터드패널은 일반적으로 에너지소산능력이 매우 낮은 것으로 평가되나, 본 연구에서 제안한 수직외측스터드의 유효높이를 줄이고 브레이스의 각도를 낮춘 시스템의 경우 등가점성감쇠비가 최대 9.42% 수준으로 충분한 에너지소산능력이 확보될 수 있음을 확인하였다.
내력벽시스템에 사용되는 연결보는 횡변위 조절을 위하여 효과적으로 사용되는 요소이나, 단면의 폭과 춤이 시스템에 의하여 제한되므로 연성능력을 향상시키기 위한 철근의 상세처리가 어럽다. 이러한 이유로 지진에 의하여 횡력이 발생할 경우 가장 먼저 연결보에 손상이 발생하게 될 것이므로, 본 연구에서는 연결보가 있는 내력벽 시스템의 성능을 평가하고자 하였다. 이러한 성능평가는 FEMA 400의 수정된 등가 선형의 절차에 의하여 수행되었다. 평가를 위한 모델은 15층이고 연결보의 강성은 변동이 없으며 질량을 변화하여 구조물의 주기를 변화하였다. 요구 스펙트럼 산정은 KBC 2005의 계수를 곱하지 않은 스펙트럼을 사용하였다. 성능 평가 결과로서, 토질 SD에 대하여 대부분의 모델에서 인명안전 수준에서 검토된 연결보의 제한 변위가 성능점 보다 작게 나타났다. 전반적으로 시스템의 주기가 짧아질수록 연결보의 손상도에 의하여 성능점이 감소되는 현상을 나타내었다.
Reinforced concrete bearing walls (RCBWs) are one of the most applicable structural systems. Therefore, vulnerability analysis and rehabilitation of the RCBW system are of great importance. In the present study, in order to the more precise investigation of the performance of this structural resistant system, pushover and nonlinear time history analyses based on several assumptions drawing upon experimental research were performed on several models with different stories. To validate the nonlinear analysis method, the analytical and experimental results are compared. Vulnerability evaluation was carried out on two seismic hazard levels and three performance levels. Eventually, the need for seismic rehabilitation with the basic safety objective (BSO) was investigated. The obtained results showed that the studied structures satisfied the BSO of the seismic rehabilitation guidelines. Consequently, according to the results of analyses and the desired performance, this structural system, despite its high structural weight and rigid connections and low flexibility, has integrated performance, and it can be a good option for earthquake-resistant constructions.
To study the effect of the macroscopic TVLEM(Three Vertical Line Element Model) which is developed in 2D, a bearing wall system is selected and 2D and 3D pushover analyses are carried out. In 2D model, the participating width of a flage wall to lateral resistance is modelled based on Paulay's effective width. From the comparisons of roof displacements, 2D model which uses the effective width of flange wall has better prediction and less analysis time than 3D model which has intrinsically the full width of the flange that causes higher stiffness and strength and shorter deformation capacity than 2D model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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