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Unified equivalent frame method for flat plate slab structures under combined gravity and lateral loads - Part 2: verification

  • Choi, Seung-Ho;Lee, Deuck Hang;Oh, Jae-Yuel;Kim, Kang Su;Lee, Jae-Yeon;Shin, Myoungsu
    • Earthquakes and Structures
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    • 제7권5호
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    • pp.735-751
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    • 2014
  • In the previous paper, authors proposed the unified equivalent frame method (UEFM) for the lateral behavior analysis of the flat plate structure subjected to the combined gravity and lateral loads, in which the rotations of torsional members were distributed to the equivalent column and the equivalent slab according to the relative ratio of gravity and lateral loads. In this paper, the lateral behavior of the multi-span flat plate structures under various levels of combined gravity and lateral loads were analyzed by the proposed UEFM, which were compared with test results as well as those estimated by existing models. In addition, to consider the stiffness degradation of the flat plate system after cracking, the stiffness reduction factors for torsional members were derived from the test results of the interior and exterior slab-column connection specimens, based on which the simplified nonlinear push-over analysis method for flat plate structures was proposed. The simplified nonlinear analysis method provided good agreements with test results and is considered to be very useful for the practical design of the flat plate structures under the combined gravity and lateral loads.

미국에서의 RC무량판 내진설계기준과 개정 방향 (Seismic Design Provisions and Revisions to the Guides for RC Flat Plate Systems in the US)

  • 강현구;박홍근
    • 콘크리트학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.25-36
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    • 2008
  • Seismic design of reinforced concrete flat plate structures is often complicated as it deals with three dimensionality and continuous spans, and mostly material complexity and reinforcement variation. A great degree of uncertainty in such structural and material properties is thus inherent in the RC flat plate systems, and hinders simplification of the design process in terms of slab flexure, unbalanced moment transfer at a slab-column connection, and punching shear. For these reasons, there have been substantial changes and updates in building codes relating to flat plates and slab-column connections over a handful of decades. Also, for the same reason, some of codes never have been revised. As a consequence of nonsimultaneous development of each provision, it tends to confuse structural engineers when using a mixture of all different US code provisions. In this paper, in the step-by-step logical order, seismic design of the RC flat plate systems is re-organized and clarified to make it easier to apply. Furthermore, recent changes or proposed changes are introduced, and are explained as to how it will apply in practice.

하부철근 유무에 따른 PT 플랫 플레이트 골조의 내진성능 (Seismic Performance of Post Tensioned Flat Plate Frames according to Slab Bottom Reinforcement)

  • 박영미;황보진;유종혁;한상환
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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    • pp.233-236
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    • 2008
  • 본 연구는 슬래브의 하부철근이 포스트 텐션(PT) 플랫 플레이트 골조의 내진성능에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여 슬래브-기둥 접합부에 슬래브 하부철근이 있는 경우와 없는 경우의 3층, 9층 골조를 중력하중만 고려하여 설계하였다. 본 연구에서는 대상 건물을 비선형 정적 푸쉬 오버 해석하여 기둥을 관통하는 슬래브 하부철근 유무에 따른 전체 구조시스템 거동을 평가 하였다. 본 연구에서 사용한 접합부 모델은 뚫림 전단과 파괴메커니즘을 예측할 수 있도록 본 연구자들에 의하여 기존 연구에서 제안된 것이다. 본 연구결과에 따르면 기둥을 관통하는 슬래브 하부철근은 PT 플랫 플레이트 골조의 내진성능에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 슬래브 하부 철근이 있는 PT 플랫 플레이트 골조는 슬래브 하부철근이 없는 골조에 비하여 최대 강도와 변형 능력이 크게 향상되었다.

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구조 실험과 SASW를 이용한 플랫 플레이트 기둥-슬래브접합부에서의 구조적 거동에 관한 연구 (Structural Behavior in Slab-Column Connections with Shear Plate Using Structural Experiment and Non-destructive Test, Spectral Analysis of Surface Waves)

  • 주현지;조영상
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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    • pp.48-51
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    • 2004
  • This paper is to study the response of flat plate slab-column connections consisting of various types of shear reinforcement and steel plate subjected to gravity loadings, mainly punching shear forces using the non-destructive testing, spectral analysis of surface waves and structural experiments. The base specimen failed due to punching shear generated from the gravity. The three other types of slab shear reinforcement and steel plate showed effective in resisting punching shear for these types of connections under gravity loading. This study has focused in evaluating the velocity response of a Surface wave during the early age as the poured concrete specimens have been hardened, the possibility of damage detection in the slab-column connection and the relationship between the punching shear forces and the surface wave velocities under the condition that the punching shear forces had gradually increased until the flat plate slab in slab-column connection had been failed.

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중력하중으로 설계된 포스트텐션 플랫플레이트 골조의 내진성능 (Seismic Performance of Gravity-Load Designed Post-Tensioned Flat Plate Frames)

  • 한상환;박영미;유연호
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.31-38
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    • 2010
  • 본 연구에서는 기둥을 관통하는 슬래브 하부 철근이 중력하중만으로 설계된 포스트텐션 플랫플레이트 골조의 내진성능에 미치는 영향을 평가하였다. 중 약진 지역에서 건물은 흔히 중력하중만을 고려하여 설계되고 있다. 본 연구에서는 중력하중으로 설계된 PT 플랫플레이트 골조의 내진성능에 집중되고 있다. 이를 위하여, 3,6,9층 PT 플랫플레이트 골조는 중력하중만으로 설계하였다. 철근콘크리트 플랫플레이트 골조에서는 취성적인 붕괴를 예방하기 위해서는 기둥을 관통하는 연속된 슬래브 하부철근이 위치하여야 한다. 그러나 PT 플랫플레이트 골조에서는 슬래브 하부 철근에 대해 ACI 318-05에서는 특별한 언급이 없기 때문에 흔히 생략하고 있다. 본 연구는 대산건물을 비선형 시간이력해석 으로 골조 모델의 내진성능에 대해 평가한다. 비선형 시간이력해석은 6개의 지진과 2개의 다른 위험수준 (475, 2475년 주기), 3개의 다른 지역 (보스턴, 시애틀, LA)을 사용하였다. 해석모델은 PT슬래브-기둥 접합부의 파괴 메카니즘과 비선형 거동을 살펴보기 위해 개발되었다. 본 연구는 중력하중으로 설계된 PT 플랫플레이트 골조가 몇몇 내진저항 능력을 보여주고 있다. 또한, PT 플랫플레이트 골조의 내진성능은 기둥을 관통하는 슬래브 하부철근이 위치할 때 눈에 띄게 향상되었다.

횡하중하의 포스트 텐션 플랫 플레이트 해석을 위한 강성감소계수 (Stiffness Reduction Factor for Post-Tensioned Flat Plate Slabs under Lateral Loads)

  • 박영미;박진아;한상환
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권5호
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    • pp.661-668
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    • 2009
  • 횡하중을 받는 포스트 텐션(PT) 플랫 플레이트 슬래브 골조의 해석은 일반적으로 유효보폭모델을 많이 사용한다. 횡 변위비와 불균형 모멘트을 예측하기 위한 유효보폭모델의 정확성은 PT 플랫 플레이트 슬래브의 유효강성을 어떻게 평가하느냐에 달려 있다. 슬래브 강성은 횡하중에 의한 작용모멘트의 증가와 함께 감소되기 때문에, 슬래브의 강성 감소현상은 플랫 플레이트 골조의 해석에 반영되어야 하며 균열의 영향 또한 고려되어야 한다. 횡하중을 받는 PT 플랫 플레이트 슬래브 구조의 정확한 해석을 위해 슬래브 강성감소는 유효보폭모델이 정확하게 되어야 한다. 이 목적을 위해 이 연구는 기존 연구자들에 의해 실시된 PT 플랫 플레이트 내부 및 외부 접합부의 실험 결과를 수집하였다. 그리고 이 연구는 시행착오를 통해 각 실험체의 횡강성에 유효보폭모델의 강성이 수렴하도록 슬래브의 폭을 감소시켰다. 슬래브의 모멘트 크기에 따라 비선형 회귀 분석을 수행함으로서 슬래브에 대한 강성감소계수 계산식을 제안하였다. 이 연구에서는 제안된 식의 정확성을 검증하기 위해서 PT 플랫 플레이트 골조의 실험 결과와 비교하였다. 제안된 식을 적용한 유효보폭모델은 작용하중의 크기에 따라 변화하여 PT 실험체의 실제 강성을 잘 예측하는 것으로 나타났다.

A method for effective beam widths of slabs in flat plate structures under gravity and lateral loads

  • Choi, Jung-Wook;Song, Jin-Gyu
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제21권4호
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    • pp.451-468
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    • 2005
  • Effective beam width models are commonly used to obtain the lateral stiffness of flat plate structures. In these models, an effective beam width is defined as the width when the flexural stiffness of the beam element equals the slab stiffness. In this present study, a method to obtain effective beam widths that considers the effects of connection geometry and slab cracking is analytically proposed. The rectangularity of the vertical member for the connection geometry and the combined effects of creep and shrinkage for the slab cracking are considered. The results from the proposed method are compared with experimental results from a test structure having nine slab-column connections.

고강도 콘크리트를 사용한 플랫 플레이트 구조의 기둥·슬래브 접합부 구조성능 (Structural Performance of Column-Slab Connection in Flat Plate System Using High Strength Concrete)

  • 김형기
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제10권1호
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    • pp.97-105
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    • 2006
  • 플랫 플레이트 구조에서 고강도 콘크리트를 사용함에 따라서 접합부의 전단강도와 같은 구조성능을 향상시켜서 플랫 플레이트 구조의 단점을 보완하여 장점을 극대화시킬 수 있다고 판단된다. 이에 본 논문에서는 70MPa급 고강도 콘크리트를 사용한 플랫 플레이트구조의 기둥 슬래브 접합부 실험체를 제작한 후에 수직하중과 수평하중의 조합하중을 가력하여 플랫 플레이트구조의 기둥 슬래브 접합부에 대한 전단강도를 비롯한 주요한 구조성능을 평가하고자 한다. 본 연구에서의 실험변수는 슬래브의 철근비와 슬래브에 작용하는 수직하중의 비율로 하였다.

고인성 복합섬유 모르타르를 이용한 플랫 플레이트 구조 슬래브-기둥 접합부의 전단성능 개선 (Improvement of Shear Performance for High Ductile Fiber-Reinforced Mortar Slab-Column Connection in Flat Plate Structural System)

  • 하기주;김윤용;신종학;양승혁;홍건호;김정수
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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    • pp.145-148
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    • 2005
  • Recently the construction of high-rise reinforced concrete building is progressively increased as the social demands. It is significantly important factors such as economy, the safety of structure, and the flexibility of internal space. Therefore new structural system is also required to be attained the reduction of story height, the flexibility and efficient use of space. The most suitable structural system is with the economy and flexibility, flat plate slab system in high-rise reinforced concrete building. In this research, it was focused in the improvement of shear performance in the flat plate system using high ductile fiber reinforced mortar. It was evaluated the shear performance in the critical region of slab-column connection. The flat plate system, designed by the high performance and safety, was developed as a new technique in the application of high-rise R/C building.

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