초록 ▼

연구목표:
건축물의 강성분포 및 내력분포가 대칭이 아닌 경우, 평면골조의 강성의 중심과 무게의 중심이 일치하지 않는 편심이 발생하여, 강진시 지진입력 방향의 병진운동뿐만 아니라 비틀림이 동반하는 운동이 발생하게 된다. 일단 구조물에 비틀림 진동이 발생하게 되면, 병진운동으로 인하여 골조에 작용하는 힘보다 더 큰힘이 부가적으로 작용하게 되고 건축물의 피해가 커지는 요인이 된다.
본 연구에서는 내력분포 및 강성분포가 편재하여 강진시 비틀림 진동이 발생하는 대형 산업플랜트 건축물을 대상으로 건축물에 입력되는 지진에너지의 양을

연구목표:
건축물의 강성분포 및 내력분포가 대칭이 아닌 경우, 평면골조의 강성의 중심과 무게의 중심이 일치하지 않는 편심이 발생하여, 강진시 지진입력 방향의 병진운동뿐만 아니라 비틀림이 동반하는 운동이 발생하게 된다. 일단 구조물에 비틀림 진동이 발생하게 되면, 병진운동으로 인하여 골조에 작용하는 힘보다 더 큰힘이 부가적으로 작용하게 되고 건축물의 피해가 커지는 요인이 된다.
본 연구에서는 내력분포 및 강성분포가 편재하여 강진시 비틀림 진동이 발생하는 대형 산업플랜트 건축물을 대상으로 건축물에 입력되는 지진에너지의 양을 탄소성 지진응답해석 및 구조실험을 통하여 예측하고자 한다. 또한, 현장에서 무분별하게 사용되고 있는 건축물의 지진해석시의 강막가정이 성립하는 내력분포비율의 범위을 정량적으로 제안하였다. 또한 플랜트용 트러스 구조물의 동적특성을 해명하기 위해 아치구조물과 얕은 트러스의 동적 스냅핑 현상을 동적좌굴 전후의 변위응답과 위상공간의 궤적의 고찰을 통해 분석하였다.
연구내용:
내력분포가 편재하는 산업플랜트 건축물을 대상으로 강진시 발생하는 비틀림 진동에 대해 에너지평형법(Energy Balanced Method)을 사용하여 건축물에 입력되는 지진에너지의 예측방법에 대한 연구를 진행한다. 철골 가새부재로 대변되는 내진요소는 좌굴, 좌굴후의 내력 및 강성저하 등의 영향으로 일반적인 철골프레임의 이력거동과는 전혀 다른 이력거동을 나타낸다. 본 연구에서는 내진요소에 대한 재하실험 결과를 바탕으로 한 복원력특성 모델을 수학적으로 작성하여 건축물의 에너지응답을 예측하고, 또한 에너지평형법을 사용한 선형화 모델을 사용하여 지진에너지의 분포량을 검증하였다.
내력분포는 대칭이나 강성분포의 편재로 인한 비틀림 진동에 대해 테일러전개법을 사용한 근사법과 몬테카를로 시뮬레이션법을 사용하여 건축물에 입력되는 지진 입력에너지의 양을 예측한다. 특히 지반, 기초, 건축물이 연성된 비틀림 진동에서 지진에너지의 수급을 고려할 경우 건축물에 직접 입력되어지는 유효 입력 에너지(Effect Input Energy)의 변동계수에 주목하여 연구를 진행하였다. 또한 스냅핑 현상을 해명하기 위해 시분할구간 호모토피 섭동법의 적용성에 대해 검토하였다.
기대효과:
검증된 본 연구의 결과물은 현재 국내의 내진관련 연구에 기여를 하리라 판단된다. 특히 지금 현재 구조설계 현장에서 사용되고 있는 범용 구조해석소프트의 한계로 지적되는 비틀림 진동에 대해 비틀림 진동의 특성을 명확히 규명해 주리라 판단된다. 또한 내진요소의 선후 항복으로 인해 발생되는 내력편재로 인한 비틀림 진동, 구조재료의 강성의 불균일로 발생되는 비틀림 진동을 정성적 및 정량적으로 평가한 연구결과는 국내 내진설계의 기초자료로 충분히 활용 가능하리라 판단된다.
본 연구의 결과인 강막가정에 필요한 최소 플로어강성과 관련한 연구결과는 지금 구조설계 현장에서 맹목적으로 사용되고 있는 강막가정 사용한계를 명확히 해 줌과 동시에 실무 구조설계자에게 강막가정의 성립한계치를 제공함으로서 안전한 내진설계가 가능하리라 판단된다. 또한 내진설계 시 간과하기 쉬운 건축물의 편심문제를 지진에너지 관점에서 명확히 설명하고 있으므로 실무자들에게 큰 도움이 되리라 판단된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 14
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 14
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 14
• Ⅲ. 연구성과 ... 15
• 끝페이지 ... 15