• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제29권6호
• /
• pp.555-562
• /
• 2016

본 논문에서는 Nondominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II)를 이용한 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조의 다목적 최적내진설계기법을 제시한다. 부재의 단면성능을 설계변수로 사용하는 제시된 최적화기법은 내진설계를 위해 부재의 강도조건, 구조물의 층간변위조건, 부재의 변형조건 등을 만족시키면서 구조물의 물량과 구조물의 최대 층간변위율을 동시에 최소화하는 문제로 정식화된다. 구조물의 물량과 최대 층간변위율을 최소화하는 이유는 구조물의 비용과 성능을 각각 최적화하기 위해서 이다. 선형 정적해석을 통해 구조물의 강도 및 층간변위 제약 조건을 검토하며, 비선형 정적해석을 통해 구조물의 변형 조건 및 내진성능을 평가한다. 제안된 기법을 검증하기 위해 3층과 6층 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조 예제를 사용한다. 이를 통해 얻은 설계안을 초기 설계안과 비교분석하여 제안된 기법의 적용성을 확인한다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.3-11
• /
• 2008

현재 국내에서 건설되고 있는 대부분의 아파트는 철근콘크리트 전단벽과 바닥슬래브만으로 구성된 순수벽식구조 형태를 이용하고 있다. 이러한 벽식 구조 아파트에 대한 리모델링시 개구부 설치는 필연적이며 개구부 설치치 벽체의 거동은 매우 복잡하며, 연결부재인 보와 슬래브 같은 부재에 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 개구부가 있는 전단벽에 대해 횡하중 실험을 실시하였다. 실험체는 1980년대에 지어진 벽식 구조아파트를 대상으로 1/2축소 실험체를 제작하였다. 개구부의 면적 및 연결 슬래브의 위험단면은 기존 연구를 참고하여 결정하였다. 실험 결과 개구부 설치에 따른 내력 감소가 나타났으며, 연결 슬래브의 응력은 전단면에 대하여 균일하게 작용하지 않았다. 전단벽체와 커플링 작용을 하는 슬래브의 유효폭 및 위험단면은 기존 연구와 비교하여 큰 차이점을 나타냈으며, 국내의 아파트에 적용하기에는 다소 과소평가되고 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.503-514
• /
• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.515-525
• /
• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.19-27
• /
• 2015

근래 국내 초고층 주상복합 건물에는 철근콘크리트구조가 보편적으로 적용되는데, 이러한 철근콘크리트 초고층 주상복합 건물은 시공 시점에 따라 구조적인 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 시공 중인 철근콘크리트 초고층 주상복합 건물에 대하여, 시공 시점별 구조 안전성 및 횡력저항성능을 검토하고자 한다. 이를 위해, 예제 모델로 탑상형의 초고층 주상복합 60층 건물을 선정했고, 기존의 범용구조해석 프로그램을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 각 시공 시점별 10층, 20층, 30층, 40층, 50층, 60층 완료모델과 60층 완공단계 모델의 구조성능을 비교하였다. 구조성능 비교를 위해 이 모델들의 고유치해석을 수행하였으며, 횡력저항성능과 부재별 단면성능을 검토하였다. 횡력저항성능 검토를 위해 횡변위비와 층간변위비를 검토했고, 부재별 단면성능 검토는 완공단계에 대한 설계강도비와 시공단계의 설계강도비를 비교하여 부재안전성을 검토하였다. 이 연구를 통해, 시공 중인 철근콘크리트 초고층 건물의 구조 안전성을 검토하고 시공단계에 적합한 구조해석 및 설계하중의 가이드라인을 제시하고자 한다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.13-22
• /
• 2010

철근콘크리트 건축물에서 비내력벽(Masonry Infill Walls)은 내부 칸막이벽이나 중저층 규모의 건물 외벽에 흔히 사용된다. 그렇지만 대부분의 경우에 비내력벽은 비구조체이므로 구조설계시 건물의 모형화에서 무시된다. 따라서 본 연구에서는 비내력벽을 보편화된 모형화 방법인 등가의 대각 압축 스트럿(Equivalent Diagonal Strut)으로 고려하여 비내력벽의 유무에 따른 저층 철근콘크리트 건축물의 전체적인 지진거동의 양상을 평가하고자 하였다. 해석결과로 비내력벽을 고려하면 시스템의 추가적인 강도 및 강성을 확보하여 층간변위비를 줄일 수 있으나 진동주기가 짧아져서 설계단계에서 고려한 지진하중보다 큰 하중을 받게 된다. 연약층이 있는 모델의 경우에는 기둥에 소성거동이 집중됨을 알 수 있으며 부분적인 붕괴가 전체 시스템의 붕괴 원인의 가능성을 가진다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권2호
• /
• pp.105-114
• /
• 2018

모듈러 시스템은 하중저항 방식에 따라 개방형 모듈러 및 폐쇄형 모듈러 분류가 된다. 그 중 개방형 모듈러는 폐쇄형 단면을 갖고 있어 부재간의 접합 및 모듈간의 접합을 하는데 제약이 있다. 이에 Choi et al.(2017)은 절골형 단면 안에 콘크리트를 채운 합성 모듈러 시스템을 제안하였다. 하지만 모듈간 접합을 강접으로 가정하여 접합부 거동에 의해 구조물 전체에 미치는 영향을 파악하지 못하였다. 본 연구에서는 유한요소해석을 하여 제안된 모듈러의 접합부 강성을 산정하였다. 성능 검증을 위해 FEMA 440의 선형화방법을 사용하여 접합부 강성 유, 무에 따른 구조물의 내진성능을 파악하였다. 해석결과에 따르면 접합부 강성을 고려한 모델의 보유 내력 및 층간변위비가 접합부 강성을 고려하지 않은 모델에 비해 현저하게 감소하는 것으로 나타났다. 이를 토대로 접합부의 강성이 전체 구조물 거동에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.96-103
• /
• 2019

중층 철근콘크리트 주거형 건물은 국내에서 많은 비중을 차하며, 이러한 건물의 시공단계에서 발생 될 수 있는 문제에 대한 구조성능 분석이 필요하다. 이를 위하여, 25층 규모의 중층 철근콘크리트 주거형 건물을 예제모델로 선정해 구조성능 분석을 진행하였다. 예제모델을 5층, 10층, 15층, 20층, 25층의 시공단계 모델과 설계가 완료된 완공단계 모델로 구분해 구조해석을 수행하였다. 완공단계와 시공단계 모델들에 대하여, 고유치해석, 횡력저항성능, 완공단계에서의 설계강도비와 시공단계에서의 설계강도비를 비교를 통한 단면성능 검토를 수행하였다. 검토 결과, 시공단계와 완공단계 모두 횡변위와 층간변위비에서 건축구조기준 제한을 초과하지 않았는 것을 확인하였고, 단면성능 검토에서는 벽체의 일부 데이터를 제외한 모든 부재에서 구조적 안전성을 확인하였다. 따라서, 중층 철근콘크리트 주거형 건물의 완공단계에서 구조적 안정성이 확보되면 시공단계에서도 구조적 안정성 학보가 이루어진다는 결론을 도출할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.9-18
• /
• 2019

모듈러 시스템은 하중저항 방식에 따라 개방형 모듈러 및 폐쇄형 모듈러 분류가 된다. 그 중 개방형 모듈러는 폐쇄형 단면을 갖고 있어 부재간의 접합 및 모듈간의 접합을 하는데 제약이 있다. 이에 Choi et al.(2017)은 절골형 단면 안에 콘크리트를 채운 합성 모듈러 시스템을 제안하였다. 하지만 모듈간 접합을 강접으로 가정하여 접합부 거동에 의해 구조물 전체에 미치는 영향을 파악하지 못하였다. 본 연구에서는 유한요소해석을 하여 제안된 모듈러의 접합부 강성을 산정하였다. 성능 검증을 위해 FEMA 440의 선형화방법을 사용하여 접합부 강성 유, 무에 따른 구조물의 내진성능을 파악하였다. 해석결과에 따르면 접합부 강성을 고려한 모델의 보유 내력 및 층간변위비가 접합부 강성을 고려하지 않은 모델에 비해 현저하게 감소하는 것으로 나타났다. 이를 토대로 접합부의 강성이 전체 구조물 거동에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제76권6호
• /
• pp.687-708
• /
• 2020

Openings in steel plate shear walls (SPSWs) are usually used for decorative designs, crossing locations of multiple utilities and/or structural objectives. However, earlier studies showed that generating an opening in an SPSW has a negative effect on the cyclic performance of the SPSW. Therefore, this study proposes tripling or doubling the steel-sheet-plate (SSP) layer and stiffening the opening of the SPSW to provide a solution to undesirable opening effects, improve the SPSW performance and provide the infill option of potential strengthening measures after the construction stage. The study aims to investigate the impact of SSP doubling with a stiffened opening on the cyclic behaviour, expand the essential data required by structural designers and quantify the SPSW performance factors. Validated numerical models were adopted to identify the influence of the chosen parameters on the cyclic capacity, energy dissipation, ductility, seismic performance factors (SPF) and stiffness of the suggested method. A finite Element (FE) analysis was performed via Abaqus/CAE software on half-scale single-story models of SPSWs exposed to cyclic loading. The key parameters included the number of SSP layers, the opening size ratios corresponding to the net width of the SSP, and the opening shape. The findings showed that the proposed assembly method found a negligible influence in the shear capacity with opening sizes of 10, 15, 20%. However, a deterioration in the wall strength was observed for openings with sizes of 25% and 30%. The circular opening is preferable compared with the square opening. Moreover, for all the models, the average value of the obtained ductility did not show substantial changes and the ultimate shear resistance was achieved after reaching a drift ratio of 4.36%. Additionally, the equivalent sectional area of the SSP in the twin and triple configuration of the SPSWs demonstrated approximately similar results. Compared with the single SSP layer, the proposed configuration of the twin SSP layer with a stiffened opening suggest to more sufficiency create SSP openings in the SPSW compared to that of other configurations. Finally, a tabular SPF quantification is exhibited for SPSWs with openings.