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천장 브래킷형 모듈러 시스템의 접합부 내진 성능과 설계 프로세스
Seismic Performance and Design Process of a Ceiling Bracket-Typed Modular Connection 원문보기

한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.20 no.3, 2020년, pp.27 - 34  

이승재 (한국기술교육대학교 건축공학과) ,  강창훈 (현대엔지니어링(주) 기술연구소) ,  박재성 ((주)동양구조안전기술 연구소) ,  곽의신 ((주)효성구조엔지니어링) ,  손수덕 (한국기술교육대학교 건축공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper examines the seismic performance and structural design of the ceiling bracket-type modular connection. The bracket-type system reduces the cross-sectional area loss of members and combines units using fitting steel plate, and it has been developed to be fit for medium-story and higher-sto...

주제어

#Bracket-type modular connection   #Cyclic loading test   #Seismic performance   #Special moment frame   #Fully plastic moment  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 브래킷형 모듈러 접합부의 브래킷 형태에 대한 내진 성능을 평가하고 비교한다. 또한 이러한 접합부의 구조 설계 방법을 제시하여 실제적인 설계가 가능한 방법과 세부사항을 다루도록 한다.
  • 본 논문에서는 천정 브래킷형 모듈러 시스템의 접합부에 대해서 연구하였다. C형 브래킷과 L형 브래킷을 이용한 모듈러 접합부에 대해서 반복 가력 실험과 유한 요소 해석을 수행하여 결과를 비교하였다.

가설 설정

  • 수평 연결부의 내력은 [Fig. 11]과 같은 항복선이 바닥보 플랜지 및 천장 단부 브래킷 플랜지에 발생하고, 최외측에 위치하는 수평 연결 볼트가 설계 볼트 장력에 도달하는 것으로 가정하여 산정한다. 2개의 스티프너와 3개의 볼트인 경우는 다음과 같다.
  • 93kN을 부여하였다. 강판 사이의 접촉면과 볼트의 접촉면 등은 CONTA174와 TARGE170 요소를 사용하였고, 각 부재의 미끄럼 계수는 0.5로 가정하였다. 재료는 소재 인장 시험 결과를 적용하였다.
  • 바닥보의 변형에 의하여 작용하는 압축력(C)은 천장 단부 브래킷에 바닥보 스티프너 위치에서의 집중 하중으로 작용하는 것으로 가정할 수 있고, 이 브래킷은 집중 하중을 받는 보로 설계하면 된다. 따라서 외측 기둥의 단부에 작용하는 인장력(T)은 수직 연결 고력 볼트의 마찰 접합으로 저항하고, 바닥보의 변형에 의하여 작용하는 압축력(C)은 천장 단부 브래킷이 켄틸레버보로서 저항하는 것으로 가정하여 산정하고 다음의 식으로 설계한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
모듈러 구조 시스템이 하나의 건축 구조물로서의 개념을 얻기까지의 최근의 시도는 어떤 패러다임을 가져왔는가? 모듈러 구조 시스템이 임시 가설물이나 주택이 아닌 하나의 건축 구조물로서의 개념을 얻기까지는 많은 기술자와 연구자들의 연구와 다양한 시도가 있었다. 최근 들어 이러한 시도는 중고층 빌딩에 모듈러 시스템을 적용하기 위한 아이디어들로 나타나기 시작했고, 3D 프린터 분야와 더불어 미래의 새로운 건축 설계 패러다임을 제시하고 있다. 특히 모듈러 수요에 대한 확장과 개선된 기술들은 많은 건설 시공사들의 관심을 불러일으켰으며, 새로운 기술의 영역으로 재형성되었다. 이러한 기술 중중고층 빌딩을 위한 시스템 개선의 문제들은 주로 접합부의 개발과 내진 성능을 확보1-3)함으로서 해결되었고, BIM 기술의 접목4)이나 유닛의 개발 등이 실험적 또는 해석적인 방법으로 다루어졌다5-7).
현장에서 접합하는 공정에서 발생하는 단면의 손실을 최소화한 방법는 실험 결과 값은 어떠한가? 이 중 브래킷형 접합부3)를 가진 모듈러 구조는 낄 판을 이용해 다른 유닛과의 접합을 시도한 것으로 단면의 손실을 줄여 접합부 강성을 높이고, 지진 에너지를 잘 흡수할 수 있게 고안되었다. 공장 생산을 통해 양질의 유닛을 생산하고 현장에서 접합하는 공정에서 발생하는 단면의 손실을 최소화한 방법은 완전 강접합 접합부(Fully restraint moment connection)에 가까운 실험 결과를 얻을 수 있었고, 다양한 파라미터에 대한 영향이 연구되었다[Fig. 1].
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참고문헌 (11)

  1. Jellen, A. C., & Memari, A. M. (2013). The State-of-the-Art Application of Modular Construction to Multi-Story Residential Buildings. Proceedings of the 1st Residential Building Design & Construction Conference, USA, pp.284-293 

  2. Modular Building Institute. (2011). Permanent Modular Construction 2011 Annual Report. Retrieved from http://www.modular.org/documents/document_publication/2011permanent.pdf 

  3. Lee, S., Park, J., Shon, S., & Kang, C., "Seismic Performance Evaluation of the Ceiling-Bracket-Type Modular Joint with Various Bracket Parameters", Journal of Constructional Steel Research, Vol.150, pp.298-325, 2018, doi: 10.1016/j.jcsr.2018.08.008 

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  4. Lee, C., & Lim, S. (2012). A research & development on BIM design systems of Urban-life-housing. Proceedings of the Annual Conference of the Architectural Institute of Korea 2012, Structure & Construction, Republic of Korea, Vol.32, No.2, pp.97-98 

  5. Choi, K. S., Lee, H. C., & Kim, H. J., "Influence of Analytical Models on the Seismic Response of Modular Structures", Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, Vol.20, No.2, pp.74-85, 2016, doi: 10.11112/jksmi.2016.20.2.074 

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  6. Lee, S., Park, J., Kwak, E., Shon, S., Kang, C., & Choi, H., "Verification of the Seismic Performance of a Rigidly Connected Modular System Depending on the Shape and Size of the Ceiling Bracket", Materials, Vol.10, No.3, 2017, doi: 10.3390/ma10030263 

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  7. Lacey, A. W., Chen, W., Hao, H. & Bi, K., "Structural response of modular buildings - An overview", Journal of Building Engineering, Vol.16, pp.45-56, 2018, doi: 10.1016/j.jobe.2017.12.008 

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  8. KOLAS, Korea Laboratory Accreditation. (2020.09). Retrieved from http://www.knab.go.kr/kolas 

  9. ANSYS, "Theory Reference-Release 5.6" Kohnke, P., Ed.; ANSYS Inc.: Canonsburg, PA, USA, 1999. 

  10. Kim, J., Yoon, J. C., & Kang, B. S., "Finite element analysis and modeling of structure with bolted joints", Applied Mathematical Modelling, Vol.31, No.5, pp.895-911, 2007, doi: 10.1016/j.apm.2006.03.020 

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  11. Architectural Institute of Korea, "Korean building code and commentary", Architectural Institute of Korea, 2016. 

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