최근 건설시장의 국제화 및 원자재 가격 상승으로 인해 경쟁력있는 설계가 강조되고 있다. 특히 턴키와 대안 관련 공사에서는 설계 성과에 대해 경쟁력이 요구되므로 차세대 설계법인 성능중심설계의 필요성이 증대되고 있다. 철골구조의 합리적, 경제적인 설계를 위해서 실제에 가까운 동적거동을 파악하는 것이 필요하다. 그리고 합성구조는 강구조와 철근콘크리트의 장점을 조합한 구조로서 앞으로 최적의 구조시스템 개발을 위한 가능성이 높은 영역이다. 본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층, 20층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 철골 보, 기둥 및 접합부의 이력거동은 3-매개변수 모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다. 4개 지진파의 재현주기 수준별로 산정한 최대지반가속도와 푸쉬오버해석의 최대밑면전단력을 위한 지반가속도에 대하여 ...
최근 건설시장의 국제화 및 원자재 가격 상승으로 인해 경쟁력있는 설계가 강조되고 있다. 특히 턴키와 대안 관련 공사에서는 설계 성과에 대해 경쟁력이 요구되므로 차세대 설계법인 성능중심설계의 필요성이 증대되고 있다. 철골구조의 합리적, 경제적인 설계를 위해서 실제에 가까운 동적거동을 파악하는 것이 필요하다. 그리고 합성구조는 강구조와 철근콘크리트의 장점을 조합한 구조로서 앞으로 최적의 구조시스템 개발을 위한 가능성이 높은 영역이다. 본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층, 20층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 철골 보, 기둥 및 접합부의 이력거동은 3-매개변수 모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다. 4개 지진파의 재현주기 수준별로 산정한 최대지반가속도와 푸쉬오버해석의 최대밑면전단력을 위한 지반가속도에 대하여 시간이력해석을 실시하여 지붕층 변위, 밑면전단력, 층간변위, 접합부 요구연성도, 기둥, 보 및 접합부의 최대모멘트 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 반강접 접합부 골조는 완전 강접합 골조에 비해 적은 밑면전단력이 발생하였으며 기둥, 보 및 접합부에 발생하는 휨모멘트의 크기와 증가율도 적었다. TSD 접합부는 우리나라 설계수준의 지진하중에 대하여 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보 할 수 있음을 확인할 수 있었다. 합성반강접 접합부와 슬래브 합성효과를 고려한 구조물 거동을 확인하기 위해 2차원 20층 가새 철골골조구조물에 대하여 푸쉬오버 해석을 실시하였다. FEMA 356의 철골 모멘트 골조 붕괴방지수준인 최대 층간변위까지 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였으며 가새좌굴에 따른 구조물 거동을 확인하였다.
최근 건설시장의 국제화 및 원자재 가격 상승으로 인해 경쟁력있는 설계가 강조되고 있다. 특히 턴키와 대안 관련 공사에서는 설계 성과에 대해 경쟁력이 요구되므로 차세대 설계법인 성능중심설계의 필요성이 증대되고 있다. 철골구조의 합리적, 경제적인 설계를 위해서 실제에 가까운 동적거동을 파악하는 것이 필요하다. 그리고 합성구조는 강구조와 철근콘크리트의 장점을 조합한 구조로서 앞으로 최적의 구조시스템 개발을 위한 가능성이 높은 영역이다. 본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층, 20층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 철골 보, 기둥 및 접합부의 이력거동은 3-매개변수 모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다. 4개 지진파의 재현주기 수준별로 산정한 최대지반가속도와 푸쉬오버해석의 최대밑면전단력을 위한 지반가속도에 대하여 시간이력해석을 실시하여 지붕층 변위, 밑면전단력, 층간변위, 접합부 요구연성도, 기둥, 보 및 접합부의 최대모멘트 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 반강접 접합부 골조는 완전 강접합 골조에 비해 적은 밑면전단력이 발생하였으며 기둥, 보 및 접합부에 발생하는 휨모멘트의 크기와 증가율도 적었다. TSD 접합부는 우리나라 설계수준의 지진하중에 대하여 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보 할 수 있음을 확인할 수 있었다. 합성반강접 접합부와 슬래브 합성효과를 고려한 구조물 거동을 확인하기 위해 2차원 20층 가새 철골골조구조물에 대하여 푸쉬오버 해석을 실시하였다. FEMA 356의 철골 모멘트 골조 붕괴방지수준인 최대 층간변위까지 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였으며 가새좌굴에 따른 구조물 거동을 확인하였다.
A competitive design has been recently stressed due to globalization of construction market and increasing price of raw materials. In particular, because the competitiveness of design performance is required in a turn-key and alternative related construction, a necessity of performance-oriented desi...
A competitive design has been recently stressed due to globalization of construction market and increasing price of raw materials. In particular, because the competitiveness of design performance is required in a turn-key and alternative related construction, a necessity of performance-oriented design which is the next generation design method has become increased. It is necessary to identify a dynamic behavior close to the reality for a reasonable and economic design of steel structure. Also, a composite structure combines the strengths of steel structure and reinforced concrete and it highly likely to be used for the optimum structure system development. In this study, a five-story steel frame was designed in accordance with KBC2005 to evaluate the effects of the beam-column connection on the structural behavior. The connections were designed as fully rigid and semi-rigid. The fiber model was used to describe the moment-curvature relationship of the steel beam and the column, the power model for the moment-rotation angle of the semi-rigid connection and the three-parameter model for the hysteretic behavior of the steel beam, column, and connection. To evaluate the effects of higher modes on structural behavior, the structure was subjected to a KBC2005-equivalent lateral load and lateral loads considering higher modes. The structure was idealized as a separate 2D frame and as a connected 2D frame. The pushover analysis of 2D frames for the lateral load yielded the top displacement-base shear force, design coefficients such as overstrength factor, ductility ratio, and response modification coefficient, demanded ductility ratio for the semirigid connection,and distribution of plastic hinges. The pushover analysis of 2D frames for the lateral load yielded the top displacement-base shear force, design coefficients such as overstrength factor, ductility ratio, and response modification coefficient, demanded ductility ratio for the semirigid connection,and distribution of plastic hinges. The peak ground accelerations of four earthquake records were modified in a time-history analysis for the levels of the mean return period and for the maximum base-shear force in a pushover analysis. The top story displacement, base-shear force, story drift, demanded ductility ratio for the semi-rigid connection, maximum bending moment of the column, beam, and connection, and distribution of the plastic hinge were examined in the time-history analysis. The frame with the semi-rigid connection yielded a lower base-shear force, less magnitude, and increasing ratio in the bending moment of the column, beam, and connection than the frame with a fully rigid connection. The TSD connection was deemed to have secured the economy and safety of the sample structure that was subjected to seismic excitation for the Korean design level. To validate the structure behavior considering a partially restrained composite connection and slab composite effect, the pushover analysis was conducted for the two-dimensional 20-story braced steel structure. By conducting the pushover structure analysis up to the maximum story drift which is the steel moment resisting frame collapse prevention level of FEMA 356, the top displacement-based shear force, design coefficients such as overstrength factor, ductility ratio and response modification coefficient, demanded ductility ratio for semi-rigid connection, and distribution of plastic hinges were validated. Then the structure behavior by brace buckling was validated.
A competitive design has been recently stressed due to globalization of construction market and increasing price of raw materials. In particular, because the competitiveness of design performance is required in a turn-key and alternative related construction, a necessity of performance-oriented design which is the next generation design method has become increased. It is necessary to identify a dynamic behavior close to the reality for a reasonable and economic design of steel structure. Also, a composite structure combines the strengths of steel structure and reinforced concrete and it highly likely to be used for the optimum structure system development. In this study, a five-story steel frame was designed in accordance with KBC2005 to evaluate the effects of the beam-column connection on the structural behavior. The connections were designed as fully rigid and semi-rigid. The fiber model was used to describe the moment-curvature relationship of the steel beam and the column, the power model for the moment-rotation angle of the semi-rigid connection and the three-parameter model for the hysteretic behavior of the steel beam, column, and connection. To evaluate the effects of higher modes on structural behavior, the structure was subjected to a KBC2005-equivalent lateral load and lateral loads considering higher modes. The structure was idealized as a separate 2D frame and as a connected 2D frame. The pushover analysis of 2D frames for the lateral load yielded the top displacement-base shear force, design coefficients such as overstrength factor, ductility ratio, and response modification coefficient, demanded ductility ratio for the semirigid connection,and distribution of plastic hinges. The pushover analysis of 2D frames for the lateral load yielded the top displacement-base shear force, design coefficients such as overstrength factor, ductility ratio, and response modification coefficient, demanded ductility ratio for the semirigid connection,and distribution of plastic hinges. The peak ground accelerations of four earthquake records were modified in a time-history analysis for the levels of the mean return period and for the maximum base-shear force in a pushover analysis. The top story displacement, base-shear force, story drift, demanded ductility ratio for the semi-rigid connection, maximum bending moment of the column, beam, and connection, and distribution of the plastic hinge were examined in the time-history analysis. The frame with the semi-rigid connection yielded a lower base-shear force, less magnitude, and increasing ratio in the bending moment of the column, beam, and connection than the frame with a fully rigid connection. The TSD connection was deemed to have secured the economy and safety of the sample structure that was subjected to seismic excitation for the Korean design level. To validate the structure behavior considering a partially restrained composite connection and slab composite effect, the pushover analysis was conducted for the two-dimensional 20-story braced steel structure. By conducting the pushover structure analysis up to the maximum story drift which is the steel moment resisting frame collapse prevention level of FEMA 356, the top displacement-based shear force, design coefficients such as overstrength factor, ductility ratio and response modification coefficient, demanded ductility ratio for semi-rigid connection, and distribution of plastic hinges were validated. Then the structure behavior by brace buckling was validated.
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