• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.727-734
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• 2005

최근 증가하고 있는 초고층 주거용 구조물 중 많은 수가 건축적인 이유로 인해 건물골조시스템을 주요 지진저항시스템으로 채택하고 있다. 그러나 KBC 2005를 적용하여 건물골조시스템을 설계할 때 기준에서 언급되지 않거나 모호한 표현으로 인해 설계자는 많은 어려움을 겪을 수 있다. 특히 정적$\cdot$동적 해석시 RC부재의 균열단면을 고려한 유효강성의 적용 방법, 변형 적합성을 고려한 골조의 설계법 등에서 어려움을 겪을 수 있다. 이에 대하여 전단벽과 골조(플랫 플레이트)로 이루어진 전형적인 건물골조시스템의 건물에 대해 KBC 2005를 적용하고 기준의 불명확한 부분에 대해서 여러 방법을 적용하여 해석한 결과 기준의 모호한 언급이나 설계자의 임의의 판단으로 인해 층간변위비, 전단벽 및 연결보의 요구강도 등에서 매우 큰 차이가 발생하였으며, 동일한 건물을 이중골조시스템으로 설계한 경우에 비해 건물골조시스템으로 설계한 경우 변형 적합성의 요구로 인해 전단벽의 높은 요구강도 뿐만 아니라 골조에서도 높은 연성이 요구되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.14-17
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• 2010

본 논문에서는 국내에서 주상복합건물에 주로 건설되는 철근콘크리트 전단벽과 무량판 골조 기둥 시스템의 횡저항 거동을 조사, 분석하였다. 이 시스템의 내진설계 시 건물골조시스템을 적용하게 되는데 전단벽 설계는 큰 어려움이 없으나 골조의 경우 변형의 적합성을 고려해야 할 경우에 상세하고 명확한 지침이 마련되어 있지 않아 그 적용이 쉽지 않다. 이를 해결하기 위하여 예제 건물을 선정하여 기준에 따라 설계한 후 비선형정적 해석을 수행하여 철근콘크리트 전단벽과 무량판 골조 기둥의 비선형 거동을 조사하였다. 그 결과 무량판 골조 기둥의 거동은 전단벽에 종속되었고 변형의 적합성을 고려하기 위해 골조의 모멘트를 증폭하더라도 기둥의 단면 변화가 크지 않으므로 실무적으로 큰 어려움이 없는 것으로 나타났다. 다만 강도뿐만 아니라 변형 능력에 대해서도 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.283-293
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• 2006

근래에 들어서 사회적 및 경제적인 요구에 의하여 건축구조물이 점차 고층화 및 대형화됨에 따라서 다양한 형식의 구조시스템이 연구 및 개발되고 있다. 비교적 최근에 개발된 초대형 골조시스템은 초대형부재의 조합으로 횡방향 강성을 충분히 발휘함으로써 초고층건물에 적합한 구조시스템으로 인식되고 있다. 그러나 이러한 초대형 골조시스템을 적용한 건물의 거동을 예측하기 위해서는 매우 많은 수의 절점과 요소로 이루어진 유한요소 모델을 해석해야 하므로 상당한 양의 해석시간과 엔지니어의 노력이 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 초대형 골조시스템 전용 해석프로그램을 개발하여 초대형 골조구조물의 해석과 설계에 소요되는 시간과 노력을 줄이고자 한다. 이를 위하여 초대형 골조구조물의 특징을 활용한 효율적인 모형화기법과 행렬응축기법을 사용하여 해석에 사용되는 자유도수를 최소화도록 만든 해석모델이 개발되었다. 예제구조물의 해석을 수행하여 본 연구에서 개발된 프로그램을 사용한 결과와 일반적인 해석방법에 의한 결과와 비교함으로써 개발된 프로그램의 효율성과 정확성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.99-106
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• 2019

횡력을 받는 전단벽-골조 시스템은 휨거동을 하는 전단벽과 전단거동을 하는 골조가 슬래브의 강체평면운동(Diaphragm Action)을 통하여 상호작용하여 수평력에 효율적으로 저항하는 시스템이다. 횡력을 받는 골조의 거동은 보와 기둥의 휨 변형에 의한 골조의 수평 전단변형과 기둥의 축 변형에 의한 골조의 휨 변형으로 구분 할 수 있다. 일반적으로 전단벽-골조 시스템의 근사해석 시 골조의 휨변형은 무시하여 왔으나, 건물의 높이가 증가 할수록 골조의 휨 거동은 큰 영향을 미칠 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 횡력을 받는 전단벽-골조 시스템의 근사해석 시 기둥의 축 변형을 고려하기위하여 병렬전단벽 시스템(Coupled Shear Wall System)의 해석 시 사용하는 연속매체모델(Continuous Medium Model)을 이용하여 횡 변위 및 부재력을 산정할 수 있는 근사식을 수정 제시 하였다. 새롭게 제시된 근사식을 검토하기 위하여 기존 식과 컴퓨터에 의한 Matrix해석 결과와 비교하였으며, 비교결과 건물 높이가 높을수록 본 연구에서 제시한 근사해석 식이 기존 식보다 Matrix 해석 결과에 가깝게 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.303-312
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• 2008

본 논문에서는 초고층 전단벽-골조 아웃리거 구조시스템의 지진하중에 대한 시간이력해석을 수행하였다. 전단벽과 골조를 전단변형과 휨변형이 모두 고려된 (티모센코) 보 이론을 기본으로 하여 개발되었으며, 개발된 해석모델은 일차원 유한요소로 정식화되어 다양한 수치해석 예제들의 거동 분석을 하였다. 해석모델은 아웃리거 트러스의 강성을 회전 스프링 강성으로 치환하여 적용한 것으로 아웃리거 트러스의 형태나 위치에 의한 구조물의 거동 효과를 쉽게 알 수 있다. 앞선 연구를 바탕으로 전단벽-골조 시스템과 전단벽-골조에 아웃리거 시스템을 결합한 건물의 지진해석모델을 개발하고자 하였다. 전단벽-골조 구조는 전단벽과 골조의 전단변형과 휨병형을 동시에 고려한 해석모델을 기반으로 하였으며, 아웃리거 트러스의 강성 해석 역시 전단변형과 휨변형을 모두 고려한 해석 모델을 기반으로 지진해석모델을 개발하였다. 개발되어진 해석 모델의 정확성을 입증하기 위해서 3차원 해석 프로그램인 MIDAS GEN을 이용하여 그 해석결과를 비교하였다. 그 결과 초고층건물의 초기설계단계에서 많은 시간이 소요되는 지진하중에 대한 시간이력해석을 효율적이며 또한 비교적 정확히 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전산구조공학
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• 제3권3호
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• pp.25-29
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• 1990

고층건축구조물의 내진설계에서는 강성, 강도와 연성사이의 균형이 적절하게 유지되어야 한다. 이 글은 철골고층건물의 대표적인 구조시스템인 모멘트 골조와 가새골조의 내진거동에 대한 이해를 넓히고자 최근 연구되어온 Panel Zone과 Link Beam의 거동에 대한 결과와 설계시 유의사항을 간략하게 소개하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.11-19
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• 2005

건축 구조물의 내진 설계는 탄성 정적 방법에 기초하고 있으나, 강진시 구조물의 실제 거동은 비탄성 동적이기 때문에 설계 규준의 적합성을 판단하기 위해서는 비탄성 동적 해석이 요구된다. 본 논문에서는 철근 콘크리트 특수 모멘트 저항 골조 건물을 선택하여 IBC 2003에 따라 설계한 후, 선택된 부재들의 최대 소성 회전, 소산 에너지를 구하여, 건물의 비탄성 거동이 규준에서 의도한 거동을 보이는 지를 검토함과 동시에 층간변위률 요구값을 구하여 설계 한도를 만족하는 지를 조사하였다. 더불어 비횡력 저항 시스템인 내부 모멘트 저항 골조의 해석시 포함 여부의 영향도 함께 조사하였다. 해석 결과 IBC 2003에 의해 설계된 건물은 규준이 의도한 비탄성 거동을 보여주었으며 층간변위률 또한 설계한도를 만족하였다. 그리고, 내부 모멘트 저항 골조는 지진 해석 결과에 중요한 영향을 미치므로 해석 모델에 반드시 포함되어야 함을 알수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-63
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• 2009

초고층건물의 구조설계에 고강도강재를 활용하는 것은 수직 부재 크기의 감소로 인한 건축 계획적 측면의 용이성 그리고 골조 물량의 감소로 인한 구조 및 시공 측면에서의 비용적 효율성 등이 예상되지만 적용사례 부족 및 합리적 설계 방법의 부재 등의 이유로 인해 고강도강재는 일부 건축물에서 제한적으로 사용피고 있다. 특히, 많은 부재로 구성되는 초고층 건물에서 강재의 적절한 강도를 고려한 경제적 단면 성능의 결정은 결코 쉬운 일이 아니다. 이러한 이유로 인해 최근 많은 초고층건물들은 콘크리트를 이용하여 계획되거나 시공되고 있다. 그러므로 본 논문에서는 초고층건물 구조설계에서 강재의 적절한 강도와 사용위치를 합리적으로 결정하여 구조비용을 최소화할 수 있는 초고층건물 구조비용 최적화기법을 개발하였다. 개발된 최적설계기법을 건물골조시스템의 35층 건물의 구조 설계에 적용하여 효율성과 적용성을 평가하였다. 적용 결과, 제안된 최적설계기법은 설정된 제약조건을 만족시키며 최적의 구조비용을 안정적으로 산출할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.39-45
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• 2007

본 연구에서는 확률과 신뢰성을 바탕으로 개발된 FEMA-355F의 내진성능 평가기법을 적용하여 철근 콘크리트 모멘트골조 건물의 내진성능을 평가하였다. 철골 구조물을 대상으로 개발된 FEMA의 성능평가 방식을 다른 구조 시스템에 적용할 때 각 시스템에 적합한 성능값을 결정해야하며, 요구값과 성능값 계산 시 수반되는 불확실성을 반영하는 계수들을 새로이 구해야 한다. 이를 수행하기 위해 예제 건물을 IBC 2003에 따라 설계한 후, 성능평가에 필요한 변수들을 결정하기 위해 건물의 위치에 적합한 지반운동을 이용하여 비탄성 동적 해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 계산된 성능값의 분포는 요구값에 비해 상대적으로 작았으며, 이 결과는 본 연구에서 결정된 성능값이 합리적임을 나타낸다. 구해진 신뢰도는 부분 및 전체 붕괴 모두에 대해 목표치를 초과하였으므로 예제 건물은 목표 성능을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.