다양한 지반조건을 고려한 저층 반강접 철골구조물의 내진성능평가 :

김수정

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김수정 (경기대학교, 경기대학교 일반대학원)

지도교수: 최병정

발행연도: 2015

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이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2015

다양한 지반조건을 고려한 저층 반강접 철골구조물의 내진성능평가

김수정 건축공 2015.01 학위논문

2013

주거용 철골구조물의 내진성능평가

김수정 , 최병정 , 강철규 외 2명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2013.10 학술대회자료

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본 연구에서는 개정이전 내진설계기준인 건축법96년 기준으로 Midas Gen을 이용하여 5층 주거용 철골구조물을 설계하여 선형해석을 진행하였으며, 비선형해석의 경우에는 Perform 3D 프로그램을 사용하여 비선형정적해석과 비선형동적해석을 수행하였다. 다양한 지반조건 및 보-기둥 접합부에서 반강접을 적용하였을 때 구조물의 거동 및 내진성능을 비교하는데 목적을 두었다. 비선형정적해석의 평가는 성능점을 산정하여 비교하였으며, 비선형동적해석의 경우에는 층간변위각(%)으로 비교 평가하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.

1. 비선형정적해석의 변위계수법과 능력스펙트럼법을 적용하기 위해서는 유효매스계수와 참여계수의 산정이 중요하다. 고유치해석과 비선형정적해석 후 임의의 변위을 선택하여 유효매스계수와 참여계수를 비교한 결과 고유치해석값과 2% 정도의 차이로 매우 유사함을 확인하였다.

2. 보-기둥이 강접일 때 지반조건만을 고려한 비선형정적해석의 성능점을 비교한 결과 SA지반에서 SC지반까지는 기초를 고정단으로 가정하였을 때와 유사한 성능점이 산정되었다. 성능점의 변위는 지붕층 변위를 비교한 것으로, 고정단 일 때 가장 작은 변위의 성능점은 51.98㎜이며, 연약지반인 SE지반에서 산정한 가장 큰 변위의 성능점은 1.08배의 변위가 큰 56.29㎜로 나타났다. 지반조건 뿐만 아니라 반강접을 적용한 해석에서도 유사하게 나타났는데, 고정단일 때 가장 작은 변위의 성능점은 54.12㎜이며, SE지반에서 산정한 가장 큰 변위의 성능점은 1.08배의 성능점 변위가 큰 58.18㎜로 나타났다.

3. 보-기둥이 강접일 때 지반조건만을 고려한 비선형동적해석에서의 최대층간변위각(%)은 Elcentro 0.2g일 때 고정단은 0.388%였지만, SE지반은 0.670%로 1.73배의 차이가 나타났다. San Fernando 0.3g일 때 고정단은 0.595%였지만, SE지반은 1.486%로 2.5배의 차이가 났으며, San Fernando 0.4g 일 때 고정단은 1.363%였지만, SE지반은 1.820%로 1.34배 차이가 나타났다. 반강접을 적용할 경우에는 San Fernando 0.2g 일 때 고정단 0.385%, SE지반은 0.603%로 1.57배, Elcentro 0.3g 일 때 고정단 0.904%, SE지반은 1.253%로 1.39배, Elcentro 0.4g 일 때 고정단 0.877%, SE지반은 2.682%로 3.06배 차이가 나타났다. 비선형동적해석 결과 지반조건 뿐만 아니라 접합상태에 따라서 구조물의 허용기준인 인명안전(LS)을 초과하는 경우도 나타났다.

In this study analyze the difference between the seismic performance of structures on various site classes and connection conditions. this study design a residential steel structure by applying the previous earthquake load and nonlinear analysis program that using Perform 3D that was performed nonlinear static and nonlinear dynamic analysis. The purpose of this study is analyze the comparison of the behavior and performance of the structure according to the difference between various site classes and Beam-Column connection. the non-linear static and non-linear dynamic analysis assessment was compared by calculating the performance point and each story drift ratio(%). so the following conclusions were indicated.

1. To apply a Displacement coefficient method and Capacity spectrum method is important calculation of the effective mass coefficient and the participation factor. Eigenvalue analysis and nonlinear static analysis result of the effective mass coefficient and participation factor by selecting the arbitrary displacement point is very similar to the difference in the 2% of Eigenvalue analysis and arbitrary displacement point.

2. When Beam-Column connection is Fully-rigid, the result of compared performance point of nonlinear static analysis that considered only site classes, from SA type to SC type is calculate with similar performance point when base supposed fixed ended support. performance point''s displacement is compared roof floor''s displacement, when it is base of the fixed ended support the smallest performance point''s displacement is 51.98㎜,, the largest performance displacement of SE type in the soft site is 56.29㎜, that larger than 1.08times. Analysis that applied not only site classes but also semi-rigid is appeared similar. Base of fixed ended support the smallest performance point''s displacement is 54.12㎜, the largest performance displacement of SE type in the soft site is 58.18㎜, that larger than 1.08times.

3. When Beam-Column connection is Fully-rigid, story drift ratio in nonlinear dynamic analysis that considered site classes is Elcentro 0.2g, base of fixed ended support is 0.388% but SE type is 0.670%, It appeared that the difference is larger than 1.73times. When San Fernando was 0.3g, base of fixed ended support is 1.363% but SE type is 1.820%, It appeared that the difference is larger than 1.34times. In the case of applying semi-rigid, when San Fernanado was 0.2g, base of fixed ended suppoort is 0.385%, SE type is 0.603%, It appeared that the difference is larger than 1.57times. Elcentro 0.3g, base of fixed ended support is 0.904% but SE type is 1.253%, It appeared that the difference is larger than 1.39times. Elcentro 0.4g, base of fixed ended support is 0.877% but SE type is 2.682%, It appeared that the difference is larger than 3.06times. The result of nonlinear dynamic analysis, according to not only site classes but also Beam-Column connection, It appeared the case which exceed LS that acceptance criteria.

#내진성능평가 #지반조건 #반강접 #저층 철골구조물

제 1 장 서 론 1
1.1. 연구 배경 및 목적 1
1.2. 연구 내용 및 범위 7
1.3. 기존연구분석 8
제 2 장 국내외 내진성능평가 10
2.1. 국내 내진설계 변천과정 10
2.2. 국외 내진설계변화 12
2.3. 내진성능평가방법 14
2.3.1. 예비평가 16
2.3.2. 1단계 상세평가(선형해석) 19
2.3.3. 2단계 상세평가(비선형해석) 22
2.4. 성능수준결정 40
2.4.1. 예비평가 40
2.4.2. 1단계 상세평가 42
2.4.3. 2단계 상세평가 45
제 3 장 해석모델 46
3.1. 해석프로그램 선정 46
3.1.1. 예제해석모델 개요 47
3.1.2. 해석결과 48
3.2. 일반사항 49
3.2.1. 해석모델 개요 49
3.2.2. 지진하중적용 51
3.3. 구조해석 모델 55
3.3.1. 구조도면 및 부재 산정 55
3.3.2. 구조부재분류 58
3.3.3. 지반조건 반영 60
3.3.4. 반강접접합부 반영 67
3.4. 성능평가를 위한 지진하중 산정 조건 73
3.4.1. 의사지진하중 73
3.4.2. 모드밑면전단력산정 74
제 4 장 해석결과 76
4.1. 고정단 지반조건의 예비평가 76
4.1.1. 예비평가 76
4.2. 고정단 지반조건의 선형해석 평가 82
4.3. 고정단 지반조건의 비선형정적해석 평가 97
4.3.1. 소성힌지 모델링 97
4.3.2. 능력스펙트럼법(Capacity Spectrum Method) 103
4.3.3. 변위계수법(Displacement Coefficient Method) 107
4.3.4. 구조물부재의 성능수준 평가 109
4.4. 고정단 지반조건의 비선형동적해석 평가 117
4.4.1. 지진에 따른 구조물의 응답 122
4.5. 다양한 지반조건을 고려한 비선형해석 평가 124
4.5.1. 지반조건을 고려한 비선형정적해석 124
4.5.2. 지반조건을 고려한 비선형 동적해석 132
4.6. 반강접 및 지반조건을 고려한 비선형해석 135
4.6.1. 반강접 및 지반조건을 고려한 비선형정적해석 136
4.6.2. 반강접 및 지반조건을 고려한 비선형동적해석 143
4.7. 지반조건 및 접합부에 따른 구조물의 거동비교 147
제 5 장 결 론 150
참고문헌 152
Abstract 155

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