• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.702-705
• /
• 2011

본 논문에서는 초고층 전단벽-아웃리거 시스템에 대해, 기존의 근사해석법과 유전알고리즘을 이용하여, 물량최적설계 기반의 구성요소 단면 및 아웃리거 최적위치 결정에 관해 연구를 진행하였다. 아웃리거 시스템의 최적성은 아웃리거의 위치와 아웃리거 시스템을 구성하는 전단벽-아웃리거, 외곽기둥의 단면 성능의 복잡한 관계에 의해 역학적으로 결정된다. 하지만 기존의 아웃리거 시스템의 최적화 연구는 대부분 전단벽과 아웃리거, 외곽기둥의 단면은 고정된 상태에서, 아웃리거의 위치만 설계변수로 하여 아웃리거의 최적위치를 찾는 연구에 국한되어 있다. 이에 본 연구에서는 G.A.를 이용하여, 아웃리거 설치위치뿐만 아니라 전단벽과 아웃리거, 외곽기둥의 단면까지 설계변수로 하여 물량최적설계 조건을 만족시키는 아웃리거시스템의 최적설계 연구를 진행하였다. 또한 반복 계산의 시간을 줄이기 위해 기존의 근사해석법을 사용하였다. 본 연구의 결과는 초고층 구조물의 초기 설계 시에 구성요소의 단면 및 아웃리거 설치 층의 선정에 적극 활용될 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
• /
• pp.721-724
• /
• 2010

아웃리거 시스템은 고층건물의 구조설계 시에 횡변위를 제어하기 위해 사용되는 가장 효율적이고 널리 사용되는 구조시스템 중 하나이다. 아웃리거는 설치 위치의 최적성에 따라 횡변위 제어효과에 상당한 차이가 있으며, 1970년대 이후부터 아웃리거의 최적위치에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 아웃리거의 최적위치는 구조물의 전단벽, 아웃리거, 외각기둥의 요소간 강성비에 따라 변하는 값이므로, 아웃리거 시스템의 횡변위는 요소간 강성비와 아웃리거 위치 모두에 의해 영향을 받는다. 따라서 초기구조설계 단계에서 아웃리거의 위치에 대한 결정과, 각 요소간 강성비의 선택은, 전체 구조 시스템의 효율성에 상당한 영향을 미치게 된다. 하지만 아웃리거 시스템의 최적 효율을 보장하면서, 구조물의 초기 설계 시에 참고할 수 있는, 아웃리거의 최적위치와 요소간 강성비에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 GA(genetic algorithm)을 이용하여 초기 설계 시에 참고할 수 있는 고층건물의 횡변위를 최소로 하는, 아웃리거의 최적 위치 및 요소간 강성비에 대한 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 시공된 예제 건물에 적용을 통해 그 효과를 검증해 본다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.255-266
• /
• 2010

초고층 건물에서 아웃리거를 이용한 횡력저항시스템이 자주 사용되고 있다. 아웃리거가 외부 기둥과 내부 코어를 연결함으로써 외부 기둥이 횡력저항시스템에 참여할 수 있어 구조적 저항능력이 향상될 수 있다. 그러나 아웃리거는 횡력 뿐만 아니라 중력하중의 조절에도 기여할 수 있다. 하중을 메가 기둥으로 전이시키거나 기둥, 벽체, 파일 등의 연직 부재들 간에 중력하중을 균등하게 분포시키며, 기초 시스템에서의 부등침하를 최소화하기 위하여 중력하중의 흐름이 아웃리거 부재에 의하여 변경될 수 있다. 본 연구에서는 100층 이상의 초고층 사례들에 대한 전산구조해석을 통하여 중력하중 조절에 대한 아웃리거의 효과를 분석한다. 아웃리거 유무에 따른 3차원 모델의 구조해석이 수행되며, 기둥과 파일에서의 중력하중 분포 및 기초 침하가 분석된다. 또한, 완공 단계 뿐만 아니라 시공 단계에서의 중력하중 조절에 대한 아웃리거의 효과도 분석된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권4호
• /
• pp.237-244
• /
• 2020

본 논문에서는 포스트 텐션으로 보강된 아웃리거 벽체의 부등기둥축소량 저감 효과를 확인하였다. 아웃리거 벽체 시스템을 사용할 경우 콘크리트 부재를 아웃리거로 사용하기 때문에 아웃리거 벽체의 장기거동도 고려해야 한다. 아웃리거 벽체은 깊은 보의 형태로 전단 응력이 지배적이기 때문에 전단 응력을 받는 콘크리트의 장기거동에 대한 이론 연구를 수행하였고 그 결과를 유한요소해석에 적용하였다. 아웃리거의 장기거동 고려 시 부등기둥축소량과 아웃리거에 작용하는 전단력을 확인하였으며, 설계 변수인 아웃리거의 두께를 변경해가며 해석하였다. 해석 결과 부등기둥축소량은 증가하고 아웃리거에 작용하는 전단력은 감소함을 밝혔으며 아웃리거의 강성이 작을수록 그 효과가 크다는 것을 밝혔다. 이후 아웃리거의 장기거동으로 인해 증가한 부등기둥축소량을 감소시키기 위해 포스트 텐션 공법으로 보강하는 방법을 제안하고 그 효과를 확인하였다. 프리스트레스 도입 직후의 프리스트레스 손실과 장기거동에 의한 프리스트레스 손실을 모두 고려하였다. 해석 결과 포스트 텐션 공법의 뛰어난 부등기둥축소량 저감 효과를 확인하였으며, 프리스트레스의 크기가 증가할수록 그 효과가 증가함을 밝혔다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.123-130
• /
• 2005

본 연구에서는 횡하중을 받는 아웃리거 시스템의 횡변위를 정량적으로 제어할 수 있는 효율적인 강성최적설계기법을 제시하고 이를 이용하여 아웃리거 시스템의 거동특성 및 효율성을 평가하고자 한다. 이를 위해 아웃리거를 이용한 고층 구조물의 거동특성을 고려한 민감도 해석을 수행하며 아울러 수학적계획법의 일반성을 유지하면서도, 큰 규모의 문제도 효율적으로 다룰 수 있는 근사화 개념을 도입하여 구속조건식을 설정한다. 특히 초기에 주어진 단면형상이 최적설계 과정동안 계속 유지된다는 가정을 이용하여 부재재설계 기법을 개발한다. 제시된 정량적인 횡변위 제어 방안의 효용성을 검토하기 위해 네 가지 형태의 50층 고층구조물 예제가 고려된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권1호
• /
• pp.35-44
• /
• 2022

초고층 건물에서 수평변위 제어와 수직부재에서 발생하는 부등축소에 대한 검토가 필수적이다. 수평변위 제어를 위해 근래에 아웃리거 구조시스템과 메가 구조시스템을 횡력저항시스템으로 사용한 초고층 건물이 증가하고 있다. 또한, 부등축소로 인한 구조적 문제를 해결하기 위해 부등축소량 예측과 예측결과를 통한 시공단계에서의 보정방법이 연구되어 왔으나 부등축소에 대한 횡력저항시스템의 영향 비교는 드문 편이다. 따라서, 본 논문에서는 수평변위 제어를 위해 아웃리거 구조시스템과 메가 구조시스템을 사용한 60층 규모의 철근콘크리트 주거용 초고층 건물에 대해 시공단계해석을 통한 부등축소를 비교하고 그 영향을 분석하고자 한다. 또한, 부등축소는 비구조요소의 파손 및 구조요소에 부가하중을 유발하기도 하며 부등축소가 야기한 문제는 초고층 건물에서 중요한 부재를 손상시킬 수 있으므로 각 횡력저항시스템별로 수직부재의 부등축소에 대한 영향을 분석하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2009년도 추계 학술논문 발표대회
• /
• pp.31-34
• /
• 2009

Large outrigger elements tie the concrete core to perimeter columns, significantly increasing the building's lateral stiffness as well as its resistance to overturning due to wind. The outriggers are deep elements, and large tie forces are resisted by top and bottom heavy longitudinal reinforcing and vertical ties. To reduce construction costs, all primary reinforcing bars in outrigger levels are SD500. Further, concrete strengths of 80MPa have been specified for outrigger elements. However, the reductions in the amount of concrete and reinforcement steel are more increased in tall building. With these backgrounds, 80MPa high strength concrete outrigger system using post tension method is developed. Significant economic savings can be made by reducing the element sizes and material content. The developed outrigger system is designed using strut-and-tie models. In addition, four 1/4-scale test specimens were selected from the same prototype structure. The results from the tests are confirmed that the structural behaviors of the developed outrigger member have better capacities than those of a conventional method.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
• /
• pp.217-220
• /
• 2009

고층 건물에 대한 구조 안전성 모니터링은 건물 특성상 계측 대상 부재가 많고 하중과 구조반응의 관계가 복잡하기 때문에 센싱 위치 선정의 어려움으로 그 적용에 한계가 있다. 본 논문에서는 고층 건물의 구조 건전도 모니터링을 위한 구조반응 계측위치를 선정하기 위해서 에너지 이론에 근거한 부재의 변위기여도 및 변형에너지밀도 개념을 도입하였다. 보, 기둥, 코어 전단벽, 그리고 아웃리거로 구성된 고층 건물을 대상으로 풍하중에 대한 부재 종류별 부재의 변위기여도 및 변형에너지밀도를 확인하고 전체 구조물의 거동과의 관계를 분석하여 고층 건물의 구조 건전도 모니터링을 위한 센싱 위치를 예상해보았다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.357-367
• /
• 2006

재분배 기법은 민감도 해석 없이 변위에 대한 각 부재의 변위기여도를 간단하게 계산 한 후, 변위기여도에 근거하여 물량을 분배함으로서 변위를 제어할 수 있는 실용적인 고층건물 변위 설계법으로 인식되고 있다. 그러나 에너지 이론에 근거한 재분배 기법은 하중 조건에 따라서 서로 다른 변위기여도를 가질 수 있게 되며, 특히 횡력 뿐만 아니라 상당한 량의 연직하중도 함께 받고 있는 고층건물의 재분배 기법 적용시의 변위기여도 계산에는 연직하중의 영향이 고려하여야 한다. 또한, 고층 건물의 변위설계에 재분배 기법을 적용하기 위해서는 실용성을 높이기 위해서 부재 그룹핑이 고려되어지는데 부재 그룹핑 고려에 따른 연직하중의 영향을 다르게 나타나게 된다. 그러므로, 본 연구에서는 하중의 종류와 부재 그룹핑 여부를 변수로 하여 세 가지의 재분배 알고리즘을 개발한 후, 이를 20층 강접 골조 전단벽 예제와 60층 아웃리거 예제의 변위 설계 적용하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권4호
• /
• pp.299-309
• /
• 2014

HSA800은 건축구조용 고성능 강재로서 KS규격에 항복강도 650MPa-770MPa, 인장강도 800MPa-950MPa를 가지며 항복비(항복강도/인장강도) 또한 0.85이하로 제한되어있으며 TMCP 기법으로 제조되어 뛰어난 용접성을 나타내는 특징이 있다. 본 연구에서는 국내 최초의 초고층 빌딩인 롯데월드타워의 메가 구조부재를 대상으로 고강도 강재 적용시 구조물 안전성의 변동사항 및 시공성 개선 등을 검토하여 경제적 설계를 위한 대안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 대상 부재로는 아웃리거 코어월 매립부 상/하현재, 벨트트러스, 외곽 철골기둥이 선정되었다. 원설계 단면을 등가 도강도 강재 단면으로 환산하여 두께를 결정한 후 중력저항모델, 횡력저항모델, 연쇄붕괴 모델을 구조해 석시뮬레이션을 통하여 성능을 비교 평가하였다. 그 결과 횡강성에 영향을 주지 않는 부재는 고강도 강재 적용이 가능하며 원설계 대비 약 1100톤의 물량 절감 효과가 있었다. 따라서, 고강도 강재를 사용하면 부재 두께를 줄일 수 있으므로 부재 제작성 및 시공성이 향상될 수 있을 것으로 기대된다.