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스트랩 브레이스를 갖는 내력벽식 모듈러건축 스틸스터드 벽체의 반복하중에 대한 거동 연구
Experimental Study on the Cyclic Behavior of Modular Building with Strap Braced Load Bearing Steel Stud Walls 원문보기

韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.28 no.6, 2016년, pp.415 - 425  

이두용 (아주대학교, 건축학과) ,  조봉호 (아주대학교, 건축학과) ,  김태형 (EPC팀, 센엔지니어링그룹) ,  하태휴 (철강솔루션마케팅실 구조연구그룹, 포스코)

초록
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스틸스터드 내력벽 시스템은 국외에서 중고층형 모듈러 건축에 널리 사용되는 구조형식이다. 국내의 중고층형 모듈러 시스템에 스틸 스터드 벽체를 적용하기 위해서는 내진성능 확보가 필수적이다. 본 연구에서는 스트랩브레이스를 갖는 모듈러 건축 스틸스터드 내력벽 시스템의 횡력저항성능 및 유효강성을 제안하였다. 스트랩 브레이스와 수직외측스터드의 사양을 달리하는 2개의 실물 실험체에 대해 주기하중에 대한 실험을 실시하여 제안된 설계식을 검증하였다. 수직외측스터드의 휨거동을 고려할 수 있는 설계식을 통해 실험체의 공칭강도, 탄성강성, 항복변위 등을 예측하고 실험을 통해 검증하였다. 실험에 의한 최대강도는 예측식 대비 1.11~1.18배 수준으로 평가되었다. 박판의 스트랩 브레이스를 갖는 스트랩 스터드패널은 일반적으로 에너지소산능력이 매우 낮은 것으로 평가되나, 본 연구에서 제안한 수직외측스터드의 유효높이를 줄이고 브레이스의 각도를 낮춘 시스템의 경우 등가점성감쇠비가 최대 9.42% 수준으로 충분한 에너지소산능력이 확보될 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Load-bearing steel stud wall system is widely used for the middle-to-high rise modular buildings worldwide. Seismic performance is a key issue to apply load-bearing steel stud wall system to modular buildings in Korea. This study proposes a new strap braced steel stud wall system with enhanced seism...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 구조실험을 통하여 스트랩 브레이스를 갖는 내력벽식 스틸스터드 패널의 횡력저항 성능에 대한 수직외측 스터드의 구조적 역할을 규명하였다. 이를 위해 하태휴 등[10],[11] 이 제안한 내력벽식 스틸스터드 벽체와 동일한 테두리 골조를 갖고, 스트랩 브레이스의 각도, 수직외측스터드의 규격 등을 달리하는 2개의 시험체에 대한 구조실험을 수행하여 강도, 항복변위, 탄성강성 등을 예측할 수 있는 설계식을 제안하였고 주기하중에 대한 실험결과와 비교를 통하여 설계식을 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
모듈러 공법이란? 공장에서 제작된 3차원 모듈러 유닛을 현장에서 조립하여 건축물을 완성하는 모듈러 공법은 유럽, 일본, 미국 등에서 이미 널리 사용되고 있는 건축 공법이다[1]. 최근 국내에서도 주택, 군 숙소, 학교, 임시주거시설 등 공기단축 및 재사용이 용이한 건축 수요가 증가하고 있으며, 특히 비즈니스 호텔, 오피스텔, 대학 기숙사 등을 위한 중고층형 모듈러 건축의 필요성도 커지고 있다.
중고층 건축물에 내력벽방식 모듈이 사용되는 이유는? 1은 RIST에서 개발한 두 가지 유형의 모듈러 유닛의 예를 나타낸다. 프레임 방식 모듈은 고층으로 갈수록 기둥의 크기가 커져 평면구성에 불리하고, 뿜칠을 이용한 습식내화로 공장제작 및 현장시공에 번거로움이 있는 반면에 내력벽 방식 모듈은 넓은 면적의 내력벽이 연직 하중을 분담하여 벽체 두께가 비교적 작고 건식내화공법을 적용할 수 있는 장점이 있다. 이러한 이유로 유럽에선 중고층 건축물에 내력벽 방식 모듈이 널리 사용되고 있다[2].
프레임 방식 모듈의 단점은? 1은 RIST에서 개발한 두 가지 유형의 모듈러 유닛의 예를 나타낸다. 프레임 방식 모듈은 고층으로 갈수록 기둥의 크기가 커져 평면구성에 불리하고, 뿜칠을 이용한 습식내화로 공장제작 및 현장시공에 번거로움이 있는 반면에 내력벽 방식 모듈은 넓은 면적의 내력벽이 연직 하중을 분담하여 벽체 두께가 비교적 작고 건식내화공법을 적용할 수 있는 장점이 있다. 이러한 이유로 유럽에선 중고층 건축물에 내력벽 방식 모듈이 널리 사용되고 있다[2].
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참고문헌 (14)

  1. 조봉호, 김홍진, 고광호(2007) 기술기사: 모듈러 건축 시스템의 기술개발 동향 및 적용 사례, 한국강구조학회지, 한국강구조학회, 제19권, 제1호, pp.112-119. Cho, B.H., Kim, H.J., and Ko, K.H. (2007) Technical article: The State of Art in the Modular Construction in Korea, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.19, No.1, pp.112-119. 

  2. Lawson, R.M., Ogden, R.G., and Bergin, R. (2011) Application of Modular Construction in High-Rise Buildings, Journal of Architectural Engineering, ASCE, Vol.18, No.2, pp.148-154. 

  3. 이상섭, 배규웅, 박금성, 홍성엽(2013) 유닛 모듈러 기둥-보조인트의 구조 성능에 대한 실험적 평가, 한국강구조회논문집, 한국강구조학회, 제25권, 제3호, pp.255-265. Lee, S.S., Bae, K.W., Park, K.S., and Hong, S.Y. (2013) An Experimental Evaluation of Structural Performance for the Beam to Column Joints in Unit Modular System, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.25, No.3, pp.255-265. 

  4. 이상섭, 박금성, 홍성엽, 배규웅(2015) 모듈러 골조의 각형 강관 기둥과 C 형강 보 접합부의 거동 평가, 한국강구조학회 논문집, 한국강구조학회, 제27권, 제5호, pp.471-481. Lee, S.S., Park, K.S., Hong, S.Y., and Bae, K.W. (2015) Behavior of C-Shaped Beam to Square Hollow Section Column Connection in Modular Frame, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.27, No.5, pp.471-481. 

  5. American Iron and Steel Institute (2007) AISI S213-07, North American Standard for Cold-Formed Steel Framing Lateral Design, American Iron and Steel Institute. 

  6. Serrette, R. and Ogunfunmi, K. (1996) Shear Resistance of Gypsum-Sheathed Light-Gauge Steel Stud Walls, Journal of Structural Engineering, Vol.122, No.4, pp.383-389. 

  7. Al-Kharat, M. and Rogers, C.A. (2007) Inelastic Performance of Cold-Formed Steel Strap Braced Walls. Journal of Constructional Steel Research, Vol.63, No.4, pp.460-474. 

  8. Casafont, M., Arnedo, A., Roure, F., and Rodriguez-Ferran, A. (2007) Experimental Testing of Joints for Seismic Design of Lightweight Structures. Part 3: Gussets, Corner Joints, X-Braced Frames. Thin-Walled Structures, Vol.45, No.7, pp.637-659. 

  9. Moghimi, H. and Ronagh, H.R. (2009) Performance of Light-Gauge Cold-Formed Steel Strap-Braced Stud Walls Subjected to Cyclic Loading. Engineering Structures, Vol.31, No.1, pp.69-83. 

  10. 하태휴, 조봉호, 김태형, 이두용, 엄태성(2013) 내력벽식 스터드패널을 적용한 모듈러건물유닛의 내진성능, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제25권, 제5호, pp.519-530. Ha, T.H., Cho, B.H., Kim, T.H., Lee, D.Y., and Eom, T.S. (2013) Earthquake Resistance of Modular Building Units Using Load-Bearing Steel Stud Panels, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.25, No.5, pp.519-530. 

  11. Eom, T.S., Ha, T.H., Cho, B.H., and Kim, T.H. (2014) Cyclic Loading Tests on Framed Stud Walls with Strap Braces and Steel Sheathing. Journal of Structural Engineering, Vol.141, No.7, p.04014173. 

  12. Mirzaei, A., Sangree, R.H., Velchev, K., Comeau, G., Balh, N., Rogers, C.A., and Schafer, B.W. (2015) Seismic Capacity-Based Design of Narrow Strap-Braced Cold-Formed Steel Walls. Journal of Constructional Steel Research, Vol.115, pp.81-91. 

  13. American Iron and Steel Institute (2012) AISI S100-12, North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members, American Iron and Steel Institute. 

  14. AISC (2005) Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 341-05, Chicago. 

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