경사진 형상 구조물의 코어 배치 및 아웃리거 적용에 따른 지진응답 분석 :Seismic Response Characteristics of Tilted Structure According to the Core Arrangement and the Outrigger System

채영원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 채영원 (영남대학교, 영남대학교 대학원)

지도교수: 강주원

발행연도: 2023

저작권: 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

경사진 형상 구조물의 코어 배치 및 아웃리거 적용에 따른 지진응답 분석

채영원 건축학과 2023.01 학위논문

2022

코어위치에 따른 Tilted 형상 구조물의 정적응답 분석

채영원 , 김정민 , 이다겸 외 1명 대한건축학회연합논문집 2022.12 학술저널

Tilted 형상 구조물의 코어위치에 따른 지진 응답 분석

채영원 , 김정민 , 이다겸 외 1명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2022.10 학술대회자료

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IT 기술의 발전은 건축물의 디지털화에서 벗어나 구조시스템의 안전성 및 건설현장 제어 능력을 향상시켰다. 이러한 설계 및 시공 기술력 증진으로 건축물의 높이를 향상시켰으며, 단순한 형태에서 자유로운 형상과 비정형의 초고층 건축물의 건설이 가능하게 되었다. 비정형 구조물은 대표적으로 3T로 분류되며, 그 중 Tilted 구조물은 입면이 기울어진 형태로 높이에 따라 질량중심과 강성중심이 변하여 상이한 편심이 발생한다. 이로인해 횡하중 뿐만 아니라 중력하중에 의해서도 횡변위가 발생할 수 있어 구조물의 변형 및 부재력에 대한 검토가 필요하다.
본 연구에서는 경사진 형상 구조물의 초기설계단계에서 적용 가능한 핵심설계변수 선정을 위한 기초 자료제시를 위하여 경사진 형상 구조물의 코어 배치 형식 및 아웃리거 설치 유무를 설계변수로 선정하여 경사진 형상 구조물의 거동 양상에 대해 연구하고자 한다.
해석모델은 평면 54미터X36미터, 층고 4.2미터, 60층 규모의 정형 해석모델과 동일한 규모의 중층부가 약 12.1도 기울어진 경사진 형상 해석모델에 코어 배치에 따라 6가지의 경사진 형상 구조물을 모델링하였다. 총 7가지 해석모델에 등가정적 지진하중을 적용한 하중조합을 활용한 2차원 정적해석을 통해 코어 배치 형식에 따른 해석모델별 층간변형률, 기둥 및 코어의 축력에 대해 분석을 실시하였다. 정적해석 결과를 바탕으로 안정적인 거동을 보이는 해석모델을 선정하여 2차원 선형시간이력해석을 진행하였으며, 해석결과는 다음과 같다.
등가정적 지진하중을 고려한 하중조합에 의한 정적해석 결과, 경사진 형상 구조물의 코어 형식이 단일코어이면서 기울어진 방향에 접할수록 중력하중 및 횡하중에 의해 경사진 형상 구조물이 전도되려는 힘을 고르게 분산시킬 수 있는 것으로 판단된다. 시간이력해석을 통해 아웃리거 적용에 따른 경사진 형상 구조물의 층간변형률 및 최상층 절대 가속도를 분석한 결과, 코어의 배치 형식이 이중코어일 경우, 아웃리거에 의한 지진 응답 저감이 효과적으로 나타났다.
향후 연구에서는 경사진 형상 구조물의 아웃리거 설치 높이, 개수 등에 따른 연구를 통해 경사진 형상 구조물의 아웃리거 구조시스템의 효용성과 3차원 해석을 실시하여 경사진 형상 구조물의 비틀림 거동에 대한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

The development of IT technology has moved away from the digitization of buildings and improved the safety of structural systems and the ability to control construction field. The height of the building has been improved through the enhancement of design and construction technology, and it has become possible to construct free-form and irregular high-rise buildings from simple forms. Irregular structures are typically classified as 3T(Tilted, Twisted, Tapered). In the tilted structure, the center of mass and the center of rigidity change according to the height, resulting in different eccentricities. As a result, not only lateral load but also gravity load can cause lateral displacement, so it is necessary to review the deformation and member force of the structure.
In this study, in order to present basic data for selecting key design variables that can be applied in the initial design stage of the tilted structure, the core arrangement type and the outrigger system of the tilted structure were selected as design variables, and the purpose of this study is to analysis the behavior of tilted structures by earthquake load and gravity load.
The analysis model models the example analysis model with a plane size of 54m X 36m, a story height of 4.2m, and a scale of 60 stories and tilted shape structures with tilted-angle 12.1 at mid-story. Also tilted analysis model was modeled in six types according to the core arrangement. Through a two-dimensional static analysis using a load combination in which equivalent static seismic loads were applied to a total of seven analysis models, the story drift ratio and axial force of columns and cores were analyzed according to core arrangement. Based on the static analysis results, an analysis model showing stable behavior was selected and a two-dimensional linear time history analysis was performed. The analysis results are as follows.
As a result of static analysis by load combination considering the equivalent static seismic load, the core arrangement of the tilted structure is a single core, and as it approaches the tilted direction, the overturning moment of the tilted structure is evenly distributed. As a result of analyzing the story drift ratio and absolute acceleration of the top story of the tilted structure according to the application of outrigger system through time history analysis, when the core arrangement was a double core, the seismic response control by the outrigger system was effective.
In future studies, it is necessary to analyze the torsional behavior of tilted structures by conducting a three-dimensional analysis and the effectiveness of the outrigger system of tilted structures through research on the installation height and number of outriggers of tilted structures.

#비정형 구조물 #고층 구조물 #경사진 형상 #코어 배치 #아웃리거 시스템

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구의 범위 및 방법 4
제 2 장 기존 연구 및 이론적 고찰 7
2.1 경사진 형상 구조물의 특성 7
2.1.1 경사진 형상 구조물의 거동 7
2.1.2 건물의 비정형성 11
2.2 횡력 저항 구조시스템 14
2.2.1 전단벽-골조 구조시스템 14
2.2.2 아웃리거 구조시스템 16
2.3 정적 및 동적해석법 20
2.3.1 등가정적해석법 20
2.3.2 고유치해석 21
2.3.3 선형 시간이력해석 22
2.4 국내외 연구동향 25
제 3 장 코어 배치에 따른 정적해석 결과 분석 28
3.1 해석모델의 설정 28
3.1.1 해석모델 일반사항 28
3.1.2 해석방법 36
3.1.3 고유치 해석 38
3.2 해석결과 분석 42
3.2.1 층간변형률 분석 42
3.2.2 기둥의 축력 분석 44
3.2.3 코어(전단벽)의 축력 분석 51
3.3 소결 54
제 4 장 아웃리거 적용에 따른 동적해석 결과 분석 56
4.1 해석모델의 설정 56
4.1.1 해석모델 일반사항 56
4.1.2 해석방법 59
4.1.3 고유치 해석 62
4.2 해석결과 분석 65
4.2.1 층간변형률 분석 65
4.2.2 최상층 절대 가속도 분석 68
제 5 장 결 론 70
參考文獻 74
英文抄錄 78

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