경사진 고층 구조물의 기울기 각도에 따른 정적 응답특성 분석 :Analysis of Static Response Characteristics of Tilted High-Rise Structures by Tilt Angle

구나정

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자료유형: 학위논문

저자정보: 구나정 (영남대학교, 영남대학교 대학원)

지도교수: 강주원

발행연도: 2023

저작권: 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수13

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

경사진 고층 구조물의 기울기 각도에 따른 정적 응답특성 분석

구나정 건축학과 2023.01 학위논문

2022

경사진 고층 구조물의 경사각도에 따른 역학적 특성 분석

구나정 , 이다혜 , 강주원 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2022.10 학술대회자료

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초고층 건물은 토지의 효율적인 이용과 토지의 경제적인 이유를 위해 점점 더 필요하며, 국가와 도시를 상징하는 랜드마크의 역할을 한다. 따라서 초고층 빌딩에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 지금까지 수직으로 건설된 건물들과 달리 세계 여러 도시에서 고층 건물들이 비정형적이고 자유로운 형태로 건설되고 있다.

그 중 경사진 형상 구조물은 수직 형상 구조와 달리 형상 특성에 의한 편심으로 인해 횡방향 변형이 크고 국부적인 응력이 발생하는 것이 특징이다. 이러한 특성상 구조적 문제 검토가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 경사진 형상 해석 모형과 기울기 층 수와 기울기 각도를 변수로 하는 구조물을 모델링하여 정적하중에 의한 거동을 비교분석하였다. 분석 모형은 총 60층 규모의 240m 구조물과 동일하게 모델링하였다.

해석모델의 층간변형률과 층 변위를 기울기 각도별로 분석한 결과, Without Core와 Without Core-Brace 모델의 경우 모든 조합하중에서 기울기 각도가 증가함에 따라 응답이 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 코어가 있는 Core와 Core-Brace 모델의 경우 횡하중과 같은 가상의 지진하중에 의한 응답이 구조해석 모델에서 다소 컸으며 기울기 각도가 증가함에 따라 층간변형률과 층 변위가 감소하였다. 하중이 가해지는 질량중심이 코어에 가깝기 때문에 경사진 구조물의 코어가 구조물의 중심에 위치하게 되면 층간변형률과 층 변위가 감소하는 것으로 판단된다.

해석모델의 층간변형률과 층 변위를 기울기 층수에 따라 분석한 결과 기울어진 층 수가 많을수록 응답이 증가하는 것으로 나타났다. 구조물의 수직하중에 의한 편향에 의한 변위응답이 증가한 것으로 판단된다. 층 변위의 경우 횡하중을 가할 때 구조물의 반응이 다소 컸으며, 경사층의 수가 증가할수록 변위도 증가하였다. 그러나 중력하중을 포함하면 경사층의 수가 증가함에 따라 반응도 증가하였다. 따라서 코어 위치에 따른 구조물의 반응을 비교 분석할 필요가 있다고 판단된다.

High-rise buildings are increasingly needed for efficient use of land and economic reasons of land, and serve as a landmark symbolizing the country and city. Therefore, various studies on skyscrapers are being conducted. Unlike vertically constructed buildings so far, high-rise buildings are being built in the form of atypical and free- forms in various cities around the world.

Among them, tilted shape structures are characterized by eccentricity due to shape characteristics unlike vertical shape structures, resulting in large lateral deformation and local stress. For these characteristic reasons, it is judged that a structural problem review is essential. In this study, the behavior caused by static loads was compared and analyzed by modeling a tiled shape analysis model and a structured structure with tilt angle and tilted stories number as variables. The analysis model was modeled in the same way as a 240m structure with a total of 60-story.

Analysis of the story drift ratio and story displacement of the analysis model by tilt angle showed that in the case of Without Core and Without Core-Brace models, the response increases as the tilt angle increases under all combination loads. However, in the case of Core and Core-Brace models with cores, the response due to hypothetical seismic loads such as lateral loads was rather large in the structured analysis model, and the story drift ratio and story displacement decreased as the tilt angle increased. Since the center of mass on which the load is applied is close to the core, it is judged that the story drift ratio and the story displacement decrease when the core of the tilted structure is located at the center of the structure.

Analysis of story drift ratio and story displacement of the analysis model showed that the larger the number of tilted stories, the larger the response when the larger the number of tilted structures, and the larger the number of tilted stories. It is judged that the displacement response increased due to deflection due to the vertical load of the structured structure. In the case of floor displacement, the response of the structural structure was rather large when the lateral load was applied, and as the number of inclined layers increased, the displacement also increased. However, when the gravitational load was included, the response also increased as the number of inclined layers increased. Therefore, it is judged that it is necessary to compare and analyze the response of the structure according to the core position.

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구의 범위 및 방법 5
제 2 장 기존 연구 및 이론적 고찰 6
2.1 경사진 형상 고층구조물 특성 6
2.1.1 지진하중 발생 시 고층구조물 응답 6
2.1.2 경사진 기둥과 횡력 저항 시스템 6
2.2 기존 횡하중 저항 구조 시스템 8
2.2.1 모멘트-저항골조 시스템 8
2.2.2 튜브시스템 10
2.2.3 가새골조시스템 12
2.3 국내외 연구동향 17
제 3 장 해석모델 개요 19
3.1 해석모델 일반사항 19
3.1.1 기울기 각도별 해석모델 20
3.1.2 기울기 층수별 해석모델 24
3.1.3 해석방법 26
3.2 고유치 분석 28
3.2.1 기울기 각도별 해석모델 28
3.2.2 기울기 층수별 해석모델 36
제 4 장 정적하중에 대한 응답 분석 40
4.1 기울기각도별 해석모델 40
4.1.1 층간변형률 40
4.1.2 층변위 49
4.2 기울기 층수별 해석모델 57
4.2.1 층간변형률 57
4.2.2 층변위 61
제 5 장 결 론 65
參考文獻 68
英文抄錄 72

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