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[국내논문] 강성도 기준에 따른 IsoTruss® 그리드 고층건물의 부재선정 방법
Member Sizing Method in IsoTruss® Grid High-rise Building Structures Based on Stiffness Criteria 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.12, 2017년, pp.50 - 56  

김태헌 (CS구조 엔지니어링) ,  김영찬 (부경대학교 건축공학과)

초록
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고층건물에서 횡력 저항의 주된 역할을 하는 외주골조는 기둥과 보를 직교시켜 구성하는 것이 일반적이었으나 최근 다양한 그리드형태의 부재배치가 이루어지고 있다. 선행연구에서는 아이소트러스 그리드를 고층건물의 외주골조로 적용한 구조적 적합성이 검토되었다. 본 연구에서는 $IsoTruss^{(R)}$ 그리드(ITG) 구조의 예비단계 설계시 외주골조 부재의 소요단면적 산정방법을 제안하였다. 모듈의 변형과 하중과의 평형조건, 허용 횡변위, 그리고 건물의 휨변형 대 전단변형의 비를 변수로 하여 소요단면적을 유도하였다. ITG 구조에서 외주골조의 부재는 횡하중에 직각인 평면(PPR), 평행한 평면(PPL), 경사진 평면(POQ)에 배치되는데 POQ에 배치된 부재는 PPR 또는 PPL에 투영시켜 부재의 강성을 반영하였다. 소요단면적은 모듈에 작용하는 전단력과 모멘트에 의해 영향을 받는데 부재사이즈 조닝을 달리하여 3가지 모델을 비교하였다. 본 연구의 효용성을 검증하기 위해 64층 건물을 설계하여 해석하였다. 최대 횡변위, 철골량, 기둥의 축력강도비를 비교분석하여 부재사이즈 조닝의 효과를 알아보았다. 제안식을 이용한 횡변위가 제한치의 약 97.3%로 나와 제안식을 설계 초기단계에서 부재사이즈의 선정에 유용하게 적용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The perimeter structure in high-rise buildings, which plays a major role in resisting lateral forces, is generally formed by the orthogonal placement of the beam and column, but currently various grid patterns are implemented. In a previous study, the adaptability of the $IsoTruss^{(R)}$ ...

Keyword

# $IsoTruss^{(R)}$ grid   #Member sizing   #Structural design   #Tall building   #Stiffness criteria  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 ITG 구조 모듈의 변형과 부재력과의 관계식을 유도하고 허용 횡변위를 기준으로 하여 첫 번째 부재선정 시 적용할 소요단면적 식을 제안하였다. ITG 구조에서 대각부재는 3차원 공간으로 배치되기 때문에 부재를 평면상에 투영시켜 산정식의 유도과정을 단순화하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고층건물에서 외주골조의 최근 추세는 어떻게 바뀌고 있는가? 고층건물에서 횡력 저항의 주된 역할을 하는 외주골조는 기둥과 보를 직교시켜 구성하는 것이 일반적이었으나 최근 다양한 그리드형태의 부재배치가 이루어지고 있다. 선행연구에서는 아이소트러스 그리드를 고층건물의 외주골조로 적용한 구조적 적합성이 검토되었다.
건축설계에서 형상이 독특한 건물에 대한 노력이 지속될 수 있는 배경은 무엇인가? 재료 및 건축시공기술, 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어의 발전으로 다양한 고층 구조시스템 설계가 가능하여 형상이 독특한 건물에 대한 노력은 건축설계에서 지속될 것이다. 최근 건축분야에서 새롭게 적용되고 있는 비틀린 형태의 구조시스템[1]이나 헥사그리드 구조[2]는 혁신적 설계의 좋은 예라 하겠다.
모듈의 초기 부재사이즈를 결정할 때 다이아그리드 구조 모듈과 동일한 부재사이즈를 적용할 때의 문제점은 무엇인가? 선행연구[3]에서는 다이아그리드 구조와 ITG외주골조의 횡강성을 비교하기 위하여 모듈의 초기 부재사이즈를 결정할 때 다이이그리드 구조 모듈과 동일한 부재사이즈를 적용하였다. 그러나 다이아그리드 구조 모듈의 소요단면적 산정식[4]은 다이아그리드 모듈의 변형과 부재의 소요강도를 이용하여 유도되었기 때문에 형태가 다른 ITG 구조에 적용할 수 없다.
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참고문헌 (6)

  1. M. Piekarski, "Structural system concept for twisted Buildings", Proceedings of the third conference on Structures and Architecture, Guimares, Portugal, 27-29 July, pp. 1120-1127, 2016. DOI: https://doi.org/10.1201/b20891-154 

  2. J. H. M de Meijer, Lateral Stiffness of Hexagrid Structures, Master's thesis, Eindhoven University of Technology, Department of the Built Environment, 2012. 

  3. T. H. Kim, Y. C. Kim, "Characteristics of Building Structural System with $IsoTruss^{(R)}$ Grid", Journal of the Korean Academia-Industrial Cooperation Society, vol. 18, no. 2, pp. 737-742, 2017. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2017.18.2.737 

  4. K. S. Moon, J. J. Connor, J. E. Fernandez, Diagrid Structural Systems for Tall Buildings: Characteristics and Methodology for Preliminary Design, The Structural Design of Tall and Special Buildings, vol. 16.2, pp. 205-230, 2007. DOI: https://doi.org/10.1002/tal.311 

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  5. Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Korean Building Code-Structural, 2016. 

  6. MIDAS, Gen2017, vol. 860 R3. 

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