비선형 정적해석을 통한 횡저항 시스템의 보유성능 평가 및 설계방안 연구
Design of Lateral Load Resisting System using Nonlinear Static Analysis
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초록
횡저항 시스템의 설계는 구조 엔지니어의 경험과 노하우에 의존하는 경향이 크다. 또한 건물의 보유성능을 평가하여 설계과정에 적절히 반영할 수 있는 방법이 제시되어있지 않다. 따라서 본 연구에서는 구조물이 실제 보유하고 있는 유효보유성능(available full capacity, )과 설계기준에서 제시하고 있는 요구보유성능(minimum required capacity, )에 의해 건물의 횡저항 시스템을 합리적으로 설계하는 방안을 제시하고자 한다. 제안 방법은 기존 구조 설계과정에 비선형 해석에 의한 횡저항 성능 평가가 추가된 것으로, 우선 기본 설계를 마친 후, 푸쉬오버(pushover)해석을 통해 구조물의 실제 횡저항 성능을 평가한다. 비선형 평가단계에서는 푸쉬오버(pushover) 해석을 수행하고 이선형화를 통해 항복밑면전단력()을 결정한다. 그리고 설계풍밑면전단력()이 설계지진밑면전단력()보다 큰 경우 항복밑면전단력보다 설계풍밑면전단력이 작은 값임을 확인한 후에, 구조물이 보유한 를 산정한다. 설계지진밑면전단력이 큰 경우에는 바로 유효보유성능을 산정하고 이 유효보유성능()이 요구보유성능()에 근접하도록 피드백 과정을 통하여 부재를 재설계한다. 본 논문에서는 간단한 2차원 철골 가새가 설치된 철근콘크리트 구조를 이용하여 두 가지 경우에 대하여 제안한 합리적인 횡저항 시스템의 설계를 적용하였다. 그 결과 기본설계와 비선형 정적해석의 피드백 과정의 반복을 통하여 요구보유성능에 근접한 유효보유성능을 갖는 횡저항 시스템을 설계하는 것이 가능하였다.
Abstract
The design practice of the lateral resisting system has been traditionally dependent on the experience and know-how of a structural engineer. And the method to reflect the evaluation results of building's capacity on design process doesn't exist. The proposal of a rational design of the lateral load resisting system is based on the available full capacity () of a building and the minimum required capacity () suggested in the code. This study suggests that nonlinear static analysis, which is the estimation of the lateral capacity with the pushover analysis, be included in the existing design procedure of the structure. After finishing the basic structural design, the lateral resisting capacity of a building is estimated. At the phase of nonlinear static analysis, pushover analysis is performed to define the fully yielded baseshear (). When the design wind baseshear () is bigger than the design seismic baseshear (), the value is checked to determine whether or not it is smaller than the . After confirming that it is smaller, the of the structure is computed. If the is bigger at first, only the is computed. When the value of the estimation shows remarkable differences with the , repetition of the design modification is needed for those approximate to the . Application of the proposed design procedure to 2-D steel braced RC buildings has proven to be efficient.
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