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학위논문 상세정보

剪斷壁이 있는 鐵骨造 아파트의 動的解析에 관한 硏究 원문보기
Dynamic Analysis of Steel Apartment with Shear Wall

  • 저자

    申正淑

  • 학위수여기관

    명지대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    建築工學科

  • 지도교수

  • 발행년도

    2000

  • 총페이지

    ix, 99 p.

  • 키워드

    전단벽 철골조아파트 동적해석;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8949420&outLink=K  

  • 초록

    · 건축물은 사용연한 동안 적재하중, 고정하중뿐만 아니라 바람, 폭풍, 폭발, 지진 등과 같은 자연현상에 대하여 견딜 수 있어야 한다. 이러한 하중들중 지진하중은 건축구조물의 동적 특성에 의해 크게 좌우되는 관성력이다. 따라서 크기와 모양이 비슷하더라도 구조재료, 구조방식, 질량 및 강성의 분포상태 등이 서로 다른 건축물에 작용하는 지진하중은 판이할 수가 있다. · 고층건물의 구조계획에 있어서 전단벽의 유용성이 오래 동안 인지되어 왔다. 건물의 높이가 증가할수록 기둥과 보의 보강만으로 지진하중을 받들려면 미흡하거나 비경제적인 구조물이 된다. 따라서 일부 벽이 지진을 전부 흑은 대부분 받을 수 있도록 설계하게 된다. 특히 횡력에 저항하는 역학적 거동은 주로 전단저항이므로 이러한 목적으로 전단벽을 사용하게 된다 전단벽이 건물에 유리한 위치에 설계될 때 전단벽은 지진에 대한 수평하중에 효과적으로 저항할 수 있다. 아파트 구조물은 점점 더 고층화됨에 따라, 전단벽 해석의 경향이 필수적 설계요소로 나타날 수도 있다. 철골조 아파트에서 전단벽은 기둥사이 혹은 계단 벽, 엘리베이터코아, 측벽에 설계될 수 있다. 따라서 본 연구는 전단 벽이 있는 철골조 아파트를 대상으로 전단벽량 변화에 따른 동적 해석을 수행하고자 한다. 동적해석방법으로는 시간이력해석을 사용하여 해석후의 주기, 밑면전단력, 총전도모멘트, 횡변위등을 비교하고자 한다. · 본 연구를 진행하기 위한 방법으로 구조 해석에 사용된 유한요소해석용 모델은 보다 정확한 구조적 거동의 분석을 위하여 지상부 구조물에 대해 3D FULL MODEL을 사용하였으며 지상부 구조물의 경계조건은 고정된 것으로 가정하였다. 바닥판 평면내의 모든 구조적 접속 점들이 서로 상태변위가 발생하지 않도록 Rigid Diaphragm 효과를 고려하였다. 좌표축의 체계는 건물의 수직방향을 전체좌표계의 Z축, 건물 평면의 장변 방향을 전체좌표계의 X축 건물평면의 단변방향을 전체좌표계 Y축으로 설정하였다. 구조해석에 적용한 프로그램은 ET ABS v6.2을 사용하였다. 건물의 동적 거동을 해석하기 위한 모델로 철골조 아파트 33평형이다. 이 모델에 전단 벽을 증가시켜 세 가지 타입의 모델을 만들었으며, 이 전단 벽의 위치는 CORE, 측벽, 세대간간벽에 위치한다. 각각 타입별로 시간이력해석을 실시하였고, 그 해석결과 주기, 총전단력, 전도 모멘트, 횡변위등을 각각 비교하였다. · 동적해석에서는 진동주기가 짧은 저층의 건물인 경우에는 1차 진동모드의 영향이 지배적이고 다른 진동모드의 영향은 미미한 것이 보통이지만 기본 진동주기가 긴 고층건물인 경우에는 1차 진동모드의 영향이 상대적으로 줄어들게 되는 반면 나머지 진동모드의 영향이 정정 커지므로 이들 모드의 영향을 고려하여야만 더 정확한 건물의 거동을 알 수 있게 된다 이러한 요소를 적절히 고려하고 등가정적해석시의 부정환성 보완에 따른 비 경제성을 제거하기 위해서는 구조물의 중요도가 상당히 높고 고층이거나 비정형인 구조물일 때는 동적해석법을 적용하여 내진설계를 할 필요가 있다. · 본 연구에 사용된 동적해석법은 시각이력해석을 사용하였는데 사용된 입력 지진자료는 El Centro에서 1940년 5월 18일 날 발생한 지진으로 최대 가속도가 312.44 ㎝/sec² 이며 0.02초 간격으로 400개의 sample을 사용하였다. 이 연구에서 다음과 같은 결론을 얻었다. · 전단벽량이 증가함에 따라 강성의 영향이 커지므로 이에 따른 진동주기는 작아지며, 층전단력, 층전도모멘트는 증가한다. 해석결과 건물에서 I차 보드는 건물의 길이방향(X 방향)의 실질적 1차 모드로서 건물의 길이방향의 동적응답에 가장 큰영향을 미치게 되고, 3차모드는 건물의 Z축에 대한 회전방향의실질적 1차모드이다. 2차 모드는 건물의 Y방향의 실질적 1차모드로서 해당 주기에서의 폭방향으로 가장 큰 동적응답을 나타내게 된다. 전단벽량이 증가함에 따라 횡변위의 변화가 있었는데 최대 횡변위 각 타입별로 Load Combination No.3애서 최대치가 나왔으며, 횡변위 늪 X, Y 방향으로 모두 감소하였다. 각 타입별 횡변위는 각각 X 방향으로 7.79crn, 7.48cm, 7.47cm 이며 Y 방향으로는 2.58cm, 2.36cm, 2.34cm의 값을 가진다. 전단벽 증가에 따른 횡변위 감소값은 적은 편이며, TYPE B, 와 TYPE C는 비슷한 값을 가진다. 철골조 아파프의 경제성, 내진에 대한 안정적인 측면에서 볼 때 TYPE B가 적절하다고 판단되어지며, TYPE A역사 적절한 형태라고 할 수 있다.


    A building is must resist not only live load and dead load but also natural phenomenon like wind, storm, explosion, earthquake during the using time. The seismic load of these loads is inertia force that is very affected by dynamic special quality of building. Therefore although the size or shape of buildings are similar, but the seismic load that is operated each other buildings to different structural material, structural method, mass and the distributive condition of stiffness is very different. The usefullness of shear wall in the structural planning of multihistory buildings has long been recognised. As the height of building is getting higher, reinforcing of column and beam to hold up seismic load is not enough or diseconomical. therefore some wall is designed to resist earthquake all or mostly. Most of all, dynamic action to resist lateral load is mostly shear opposition. So shear wall is used for these object. When shear walls are situated in advantageous position in a building, they can be very efficient in resisting lateral load orginating from earthquake. Apartments have become taller and more slender, and with this trend the analysis of shear wall may emerge as a critical design item. In such steel apartment, shear walls may be constructed between column or may be incorporated into stair wall, elevator shafts and side wall. So in this study, the results of dynamic analysis increasing the shear wall in steel apartment. · In dynamic analysis of structures subjected to earthquake excitation methods of Time History Analysis and the purpose of study is to compare with respect to external response including displacement, base shear and overturning moment in three dimension structure. · For this study, FEM analysis model used 3D full model to analysis structural action more accurately. Supposing boundary condition of structure above the ground is fixed. · All the structural connection joint in a floor plan was considered rigid diaphragm effect not to happen relativity displacement. · Reference axes of coordinates was established ; vertical direction of building is Z axes, longitudinal direction of structure plan is X axes, transvertial direction of structure plan is Y axes. · The program used to structure analysis is ETABS v6.2. · The model to analysis dynamic action of structure is steel apartment 33py. This model is distributed three type model with increasing shear wall. This shear wall is located in core, side wall, a home space wall. · Each type is used Time History Analysis , and the result is compared period, base shear, overturning moment, displacement, etc. In dynamic analysis, because frequency is short, Ist mode effect is controled and the effect of another frequency is slight. But Ist mode effect is reduced and other frequency effect become larger in the multihistory building. So these mode effect is considered for accurate action of building. This element is considers properly and the building that is important, irregular form, multihistory of seismic design is considered dynamic analysis for removing diseconomical efficiency to uncorrected supporting in the Satic Force Procedure. · In dynamic analysis of this study is used Time History Analysis and using input seismic data is El Centro (1940.5.18). The maximum acceleration is 312.44 cmf /sec^2 and time space 0.02 sec. This study is obtained this result. · Increasing shear wall, the stiffness effect become larger , so period become smaller and base shear, overturning moment become larger. · In analysis result, 1st mode is really X-direction mode and it is large effecting to the longitudinal direction of dynamic analysis. 3rd mode is really 1st mode that is rocking direction for the Z axes of building. 2nd mode is really 1st mode of Y direction and period at the 2nd is showed very big dynamic response to transvertial direction. · Increasing shear wall, lateral displacement is change. Maximum lateral displacement is Load Combination No.3 and lateral displacement of X, Y direction is reduced wholly Lateral displacement of each type is 7.79cm, 7.48cm, 7.47cm at the X direction and 2.58cm, 2.36 cm, 2.34cm at the Y direction. Increasing shear wall, value of lateral displacement is small and type B, C is similar value. Aspect of economy eff ciency, stability of seismic design type B is properly and type A is properly form


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