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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정성훈
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수9
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지진에 의한 피해사례조사 및 해석적인 연구를 통해 평면 비정형 건물 이 정형 건물보다 높은 손상정도를 보인다는 사실이 확인되었다. 이러한 현상을 반영하기 위해 국내의 건축구조설계기준 뿐만 아니라 여러 나라의 설계기준에서는 구조물의 평면 비정형성에 대한 엄격한 조항들이 존재한다. 설계기준에서는 응답스펙트럼해석법을 사용할 때, 정적편심과 우발편심을 이용하여 건물을 설계하는 반면 등가정적해석법을 사용할 때, 이 편심들뿐만 아니라 비틀림 증폭계수를 사용하여 건물을 설계하도록 명기되어 있다. 비틀림 증폭계수는 평면 비정형 건물의 지진 취약성을 줄이고 비틀림의 동적증폭을 반영하기 위해 사용된다. 경험식인 비틀림 증폭계수가 1988년 SEAOC에 소개되었을 때에는 우발편심에 이 계수를 곱하여 계산하였으나 이 계수가 소개되기 전인 1982년과 1987년의 연구 결과들은 비틀림의 동적증폭을 반영하기 위한 증폭계수를 정적편심에 곱하여 설계편심을 계산하였다.
내진설계범주가 C 또는 D로 분류되고 6층 미만의 비틀림 비정형성이 존재하는 건물을 등가정적해석법으로 설계할 때, 비틀림 증폭계수가 사용되지만 설계기준에 따라 설계편심을 계산하는 방법이 다르다. 2006년 설계기준은 우발편심과 정적편심의 합에 비틀림 증폭계수를 곱하여 설계편심을 계산하는 반면 2009년 설계기준은 우발편심에 비틀림 증폭계수를 곱한 후 정적편심을 더하여 설계편심을 계산하였다. 이처럼 설계편심을 계산하는 방법은 년도와 설계기준에 따라 다르지만 어떠한 설계기준에도 이에 대한 설명이 존재하지 않는다.
일부 연구자들은 수직하중의 영향을 받지 않은 단순한 3개의 자유도를 갖는 모델의 해석결과는 수직하중의 영향을 받는 모델의 해석결과와 다르며 따라서 설계기준의 규정을 검토할 필요가 있다고 하였다. 또한 구조물이 강진을 경험한 수평부재와 수직부재의 연성도를 평가한 결과를 바탕으로 건물의 설계에 사용되는 우발편심과 비틀림 증폭계수의 사용 유?무는 중요하지 않다고 하였다. 이는 평면 비정형 건물의 지진 취약성을 줄이기 위해 사용되는 비틀림 증폭계수의 목적과 배치된다.
평면 비정형 건물의 지진 취약성을 평가하기 위해서는 이러한 건물의 3차원 거동에 적용할 수 있는 손상도 계수의 적용이 필요하지만 현재까지 손상도 계수의 개발에 관한 연구는 매우 미미하며 이로 인해 평면 비정형 건물의 지진 취약성에 대한 연구가 거의 없다. 또한 2006년과 2009년 건축구조설계기준에 규정된 설계편심 중 어떤 설계편심이 비틀림의 동적증폭을 잘 반영하고 있는지를 검토한 연구는 미미하다. 이에 본 연구에서는 설계편심을 구성하는 요소 중 하나인 정적편심과 손상도의 정량적인 관계를 파악하고, 2006년과 2009년 건축구조설계기준의 설계편심으로 설계된 건물의 손상도를 측정함으로써 설계편심과 손상도의 상관관계를 확인하였다. 또한 정적편심만으로 설계된 건물의 손상도와 우발편심과 비틀림 증폭계수를 이용하여 설계된 건물의 손상도를 비교함으로써 건물의 설계에 사용되는 우발편심과 비틀림 증폭계수의 효용성을 확인하였다. 마지막으로 두 설계기준에 규정된 등가정적해석법과 응답스펙트럼해석법으로 설계된 예제 건물의 횡강성과 비틀림 강성을 비교하여, 어떤 설계기준이 비틀림의 동적증폭을 잘 반영하고 있는지 확인하였다.
내진설계범주가 C 또는 D로 분류되고 6층 미만의 비틀림 비정형성이 존재하는 건물을 등가정적해석법으로 설계할 때, 비틀림 증폭계수가 사용되지만 설계기준에 따라 설계편심을 계산하는 방법이 다르다. 2006년 설계기준은 우발편심과 정적편심의 합에 비틀림 증폭계수를 곱하여 설계편심을 계산하는 반면 2009년 설계기준은 우발편심에 비틀림 증폭계수를 곱한 후 정적편심을 더하여 설계편심을 계산하였다. 이처럼 설계편심을 계산하는 방법은 년도와 설계기준에 따라 다르지만 어떠한 설계기준에도 이에 대한 설명이 존재하지 않는다.
일부 연구자들은 수직하중의 영향을 받지 않은 단순한 3개의 자유도를 갖는 모델의 해석결과는 수직하중의 영향을 받는 모델의 해석결과와 다르며 따라서 설계기준의 규정을 검토할 필요가 있다고 하였다. 또한 구조물이 강진을 경험한 수평부재와 수직부재의 연성도를 평가한 결과를 바탕으로 건물의 설계에 사용되는 우발편심과 비틀림 증폭계수의 사용 유?무는 중요하지 않다고 하였다. 이는 평면 비정형 건물의 지진 취약성을 줄이기 위해 사용되는 비틀림 증폭계수의 목적과 배치된다.
평면 비정형 건물의 지진 취약성을 평가하기 위해서는 이러한 건물의 3차원 거동에 적용할 수 있는 손상도 계수의 적용이 필요하지만 현재까지 손상도 계수의 개발에 관한 연구는 매우 미미하며 이로 인해 평면 비정형 건물의 지진 취약성에 대한 연구가 거의 없다. 또한 2006년과 2009년 건축구조설계기준에 규정된 설계편심 중 어떤 설계편심이 비틀림의 동적증폭을 잘 반영하고 있는지를 검토한 연구는 미미하다. 이에 본 연구에서는 설계편심을 구성하는 요소 중 하나인 정적편심과 손상도의 정량적인 관계를 파악하고, 2006년과 2009년 건축구조설계기준의 설계편심으로 설계된 건물의 손상도를 측정함으로써 설계편심과 손상도의 상관관계를 확인하였다. 또한 정적편심만으로 설계된 건물의 손상도와 우발편심과 비틀림 증폭계수를 이용하여 설계된 건물의 손상도를 비교함으로써 건물의 설계에 사용되는 우발편심과 비틀림 증폭계수의 효용성을 확인하였다. 마지막으로 두 설계기준에 규정된 등가정적해석법과 응답스펙트럼해석법으로 설계된 예제 건물의 횡강성과 비틀림 강성을 비교하여, 어떤 설계기준이 비틀림의 동적증폭을 잘 반영하고 있는지 확인하였다.
목차
제 1 장 서론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 연구 내용 및 방법 4제 2 장 내진 설계기준 및 기존 연구 고찰 62.1 내진 설계기준 62.1.1 설계편심 62.1.2 비틀림 증폭계수 92.1.3 내진설계범주에 따른 구조물의 해석방법 122.2 기존 연구의 고찰 152.2.1 우발편심 162.2.2 비틀림 증폭계수 18제 3 장 설계편심의 크기에 따른 최종편심의 크기 비교 213.1 내력벽 시스템 213.2 모멘트-저항 골조 시스템 323.3 소결 41제 4 장 정적편심과 손상도의 상관관계 434.1 3차원 손상도 계수 434.1.1 평면골조분해 434.1.2 국부손상도 계수 444.1.3 전체손상도 계수 464.2 정적편심의 크기와 손상도의 상관관계 분석 524.2.1 예제 건물 524.2.2 비선형 시간이력해석 534.2.3 손상도 분석 584.3 소결 61제 5 장 설계편심과 손상도의 상관관계 635.1 최대 비틀림 각도, 최대 변위 및 손상도 계수 비교 645.2 우발편심과 비틀림 증폭계수의 필요성 검토 805.3 소결 84제 6 장 평면 비정형 건물의 설계편심 비교 866.1 설계방법에 따른 예제 건물의 횡강성과 비틀림 강성 비교 866.2 비틀림의 동적증폭 비교 916.3 소결 93제 7 장 결론 95참고문헌 97
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