고강도강재의 효율적 사용을 위한 초고층건물의 최적설계기법
Structural Optimization of High-rise Buildings using High-strength Steels
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초록
최근 국내에서 400~600MPa급의 구조용 고강도강재가 생산되고 있으며, 큰 하중을 부담해야 하는 초고층건물에는 고강도강재의 사용이 효과적일 것으로 예상되나, 고강도강재의 적절한 사용법 및 적용사례 부족으로 인해 고강도강재는 일부 건축물에서 제한적으로 사용되고 있다. 그럼으로 본 연구에서는 고강도강재를 초고층건물에 이용할 수 있는 방법으로 최적화기법을 이용한 초고층건물 구조비용 최적설계기법을 개발하였다. 개발된 최적설계법은 강재의 강종별 재료 가격을 고려하며 강재의 강도와 크기를 결정함으로서 구조비용을 최소화 시킬 수 있다. 제안된 구조비용 최적설계법을 6개의 실제 초고층건물 구조설계에 적용하였으며, 경험에 의존한 구조 설계를 병행하여 개발된 최적설계법의 효율성과 적용성을 평가하였다. 개발된 초고층건물 구조비용 최적화기법은 경험에 의존한 설계에 비해 7~21%정도의 구조비용을 절감할 수 있었다. 또한, 제안된 최적설계법의 적용결과로서 얻어진 강재의 강도분포와 강종별 재료비용의 분석을 통해서 고강도강재를 초고층건물에 효과적으로 적용하기 위한 간략한 가이드라인을 제시하였다.
Abstract
Recently, the high-strength steel of 400~600MPa tensile strength is producing in the country. Use of high-strength steel member in the design of high-rise buildings is expected to increase the efficiency of structural design in the aspect of structure material weight and cost, however it has been used only a narrow extent. No efficient design method to use high-strength steel in the design of high-rise buildings has been developed. Therefore, in this study structural cost optimization technique that can minimize the structural material cost of high-rise buildings using high-strength steels is developed. The efficiency of the technique is evaluated by comparing the experience-based design for 6 high-rise building examples. As a result, the proposed techniques can save 7~21% of structural material cost compared with experienced-based design. And also, the rough guideline for effective use of high-strength steels in the structural design of high-rise buildings is introduced on the basis of results.
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