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문제 정의
- 지금까지의 아웃리거에 관한 연구는 주로 초고층 건물의 횡변위에 직접적인 영향을 주는 외부기둥의 축력에만 관심을 기울였지만 아웃리거 벽체에 의한 외부기둥의 휨과 전단력에 대해서는 거의 연구된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 아웃리거 벽체를 가진 고층 건물에서 외부기둥에 발생하는 전단력의 크기를 수식을 이용한 방법과 수치해석을 이용한 방법을 이용하여 평가해 보았다.
- 본 연구에서는 철근콘크리트 벽체로 된 아웃리거의 외단부회전으로 유발되는 외부기둥의 전단력을 평가하여 보았다. 철골 트러스로 만들어진 기존의 아웃리거는 외부 기둥과 한점에서 연결됨으로써 외부 기둥에는 축력만을 유발한다.
가설 설정
- (2) 바닥슬래브의 강막 작용은 고려하지 않는다. 강막 작용과 동일한 거동을 할 수 있도록 20kN/m의 수평하중은 전단벽에 수직 중심선에 직접 작용시킨다.
- (5) 전단벽, 아웃리거, 기둥의 단면은 일정하다.
- (6) 횡하중은 건물의 높이에 따라 균일하게 분포한다.
- 모델-4의 값과 모델-1의 값을 비교해 보면 전단력의 경우에는 모델-4의 값이 작고 모멘트의 경우에는 상당히 크게 산출되었다. 모델-1의 전단력과 모멘트는 아웃리거의 외단부 회전각을 계산할 때는 외부 기둥을 축력만을 받는 트러스로 가정하고 아웃리거에 의한 외부 기둥의 휨과 전단력을 계산할 때는 외부 기둥을 보로 가정하여 구한 값이므로 모델-4의 값이 더욱 정확할 것으로 판단된다.
- Smith 등(1981)은 전단벽과 아웃리거는 휨변형만을 갖는 보요소로 보고 외부기둥은 축변형만 발생하는 트러스요소로 보는 단순 모델을 이용하여 아웃리거의 최적 위치를 제시하였다. 본 연구에서도 아래와 같이 가정한 단순 모델을 이용하여 아웃리거에 의해 발생하는 외부 기둥의 전단력을 유도하였다.
- 앞에서 언급한 바와 같이 아웃리거의 외단부 회전각을 계산 할 때는 외부 기둥은 축력만을 받는 트러스로 가정하고 회전각을 구한 후 아웃리거에 의한 외부 기둥의 휨과 전단력을 계산 할 때는 외부 기둥을 보로 가정하였다.
- 외부 기둥의 전단강성에 비하여 아웃리거의 횡강성이 아주 크므로 우선 외부 기둥은 축력만을 받는 트러스로 가정하여 아웃리거의 단부의 회전변위를 유도하고 이 회전변위에 의해 발생하는 외부기둥의 전단력을 산정하기로 한다. MIDAS Gen을 이용한 수치해석에서는 외부기둥을 보요소로 하고 아웃리거와 전단벽은 보요소 또는 평면응력요소로 모델링하여 외부 기둥에 발생하는 전단력을 직접 구하도록 한다.
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