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학위논문 상세정보

프리캐스트 콘크리트 벽식구조물의 비선형 해석 원문보기
Nonlinear Analysis of Precast Concrete Wall Structures

  • 저자

    박장수

  • 학위수여기관

    광운대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    건축공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2003

  • 총페이지

    xii, 170 p.

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8611177&outLink=K  

  • 초록

    프리캐스트 콘크리트 벽판과 바닥판으로 조립 구성되는 프리캐스트 콘크리트 대형판 조립식 공법인 벽식 구조시스템은 공기단축, 품질 균등화 및 고품질화 그리고 현장 노무량 감소 등의 장점과 설계상의 제약, 양질의 접합부 처리 문제, 과다한 초기 설비투자비 그리고 공장에서 현장까지의 별도운반이 소요되는 단점을 갖고 있다. 위와 같은 대형 콘크리트 벽식 구조물의 비선형 수치해석에는 건축물이 고층화될수록 단순하면서도 높은 신뢰성과 효율성을 동시에 갖는 모델링 기법이 전제조건으로 강조된다. 다층 프리캐스트 콘크리트 벽식구조는 유한요소로 분할된 벽판을 선형탄성체로 가정하여 미시적 수치해석(macroscopic approach)을 수행하고 있다. 이는 구조물의 비선형 이력특성을 단지 수평접합부와 수직접합부의 거동으로만 표현하게 되어 실제로 벽판 내부에 발생되는 대각방향의 심각한 사인장 균열 등을 나타내는 벽판의 실제 거동과는 차이가 발생하게 된다. 따라서 구조물의 전체거동과 벽판의 비선형 이력특성을 동시에 파악할 수 있는 새로운 해석기법으로 기존의 FEM 해석모델을 대체해야 한다. 본 연구에서는 Kabeyasawa가 제안한 거시적 해석모델인 (macroscopic approach) TVLEM를 일부 수정한 Vulcano 모델로 벽판 내부를 이상화하고 벽판이나 슬래브 접합으로 구성되는 수평접합부와 수직접합부는 기존 연구에서 수행한 모델링을 사용한다. 이러한 이상화 과정을 통하여 얻은 FEM 및 TVLEM의 수치해석결과를 기존의 연구자들이 정리한 실험결과와 비교하여 TVLEM 기법의 신뢰성과 효용성을 입증하고 나아가 실험의 난이성과 경제성 등의 이유로 수행할 수 없는 고층 구조물의 비선형 이력특성도 함께 예측하는 것을 본 연구의 목적으로 한다. 이상과 같은 대형 콘크리트 벽식구조의 하중-변위 곡선 및 사이클별 누적에너지량 등에 대한 FEM 해석결과를 기존의 실험결과와 비교 분석하여 얻은 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 미시적 수치해석인 FEM의 단점인 처리속도 증가, 입?출력파일의 대용량화, 계산의 복잡성 등을 TVLEM의 거시적 수치해석을 이용함으로써 해결할 수 있었고, 동시에 각 시험체의 항복하중, 극한하중 그리고 에너지 소산능력 등에서 실험결과와 해석결과가 비교적 잘 대응하는 것으로 나타났다. 2) TVLEM에 의해 얻은 시험체의 항복하중과 최대하중은 실험결과와 약 5% 내외의 오차로써 비교적 정확하게 예측되었고, 에너지 소산능력은 일부 시험체를 제외하고는 약 15% 내외의 오차를 나타냄으로써 본 논문의 해석모델에 대한 신뢰성과 효율성을 입증할 수 있었다. 따라서 벽판 내부의 TVLEM 적용은 반복하중을 받는 구조물의 비선형 이력거동을 파악에 사용 가능한 수치해석 접근방법이라고 사료된다. 3) 조인트 박스가 있는 벽두께 14cm의 3개층 시험체의 경우는 하중-변위곡선에 대한 실험결과와 해석결과의 형태가 비교적 상이하고, 에너지 소산능력면에서도 실험결과와 약 30% 정도의 오차를 보여 다른 시험체에 비해 상대적으로 크게 나타나고 있다. 이러한 차이는 제하강성과 시험체의 주요변수들이 적절히 고려하지 못하고 있음을 나타내며 향후 이를 보완하기 위한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다. 4) 모든 시험체에 대한 일관된 해석결과를 얻기 위해서는 본 연구의 수치해석에 사용된 경험식들의 변수와 TVLEM 기법에서 사용되는 벽 판넬부분의 양단기둥의 범위를 명확하게 규명해야 한다고 사료된다. 5) 대상 시험체로 선정한 저층 프리캐스트 콘크리트 벽식구조의 비탄성 이력특성에 관한 해석적 접근방법이 전반적으로 실험결과와 잘 일치하고 있기 때문에, 실험의 난이성과 경제성 등의 이유로 실험할 수 없는 고층 프리캐스트 콘크리트 벽식 구조물에 적용하여 건축물의 전체적인 비선형 이력특성과 각 부재의 구조적인 특성을 예측하는데 사용할 수 있을 것으로 사료된다. 6) 본 연구에서 사용된 TVLEM 기법이 구조물 전체거동과 벽판의 비선형 이력특성을 표현하는데 효용성이 입증되었다 하더라도 수치해석에서 고려되고 있는 여러 변수들에 대한 연구가 지속된다면 실험결과에 보다 근접한 안정된 이력거동을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.


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