Due to the recent overpopulation of urban cities, land shortage and soaring land prices have caused an increase in the demand for high-rise buildings. To build buildings on a limited land, the size of the building is important. Displacement control by horizontal loads in a skyscraper is critical to securing stability and usability of structures. Several systems have been proposed for efficient horizontal displacement control, and so far the study continues. Among them, the Outrigger System is a representative of the typical horizontal load resistance system. Although studies have been conducted so far to locate the optimal position of the outrigger, studies of the slenderness ratio of the buildings are still insufficient. Based on the Outrigger-Optimized Position equation, this study induces the calculation of the displacement of the outrigger installation building according to the slenderness ratio.
본 연구는 횡력저항시스템별로 프로토타입 모델을 선정하고 지진지역과 비정형성에 따른 내진성능 영향력을 검토하였다. 프로토타입 모델은 다이아그리드 시스템과 브레이스튜브 시스템 그리고 아웃리거 시스템을 선정하였다. 또한 각 횡력저항시스템별 평면 비틀림 각도를 $0^{\circ}$, $1^{\circ}$($1.5^{\circ}$), $2^{\circ}$($3^{\circ}$) 씩 변화하여 내진성능을 검토하였다. 지진지역은 강진지역(LA), 약진지역(Boston)을 선정하였다. 선형응답해석은 프로토타입 모델의 풍변위, 고유주기를 검토하였다. Non-Linear Response History(NLRH) 해석에서는 밑면전단력, 층간변위비를 검토하였다. 검토결과 다이아그리드 시스템과 브레이스튜브 시스템 그리고 아웃리거 시스템 모두 평면 비틀림 각도가 증가할수록 건물 전체의 강성이 줄어들었다. 또한 평면 비틀림 각도가 증가할수록 풍변위와 고유주기 결과가 증가하고 건물 전체의 강성이 줄어들어 밑면전단력이 감소하였다. 끝으로, NLRH 해석 결과 강진과 약진지역 모두 Tall Building Initiative(TBI)의 Maximum Considered Earthquake(MCE)수준의 층간변위비 제한값 0.045를 만족하여 허용범위내의 내진성능을 만족하고 있는 것으로 나타났다.
최근 도시화로 인구집중이 지속되고, 도시 과밀화로 인한 대지 부족 현상, 지가 상승 등의 문제가 발생하여, 그에 대한 대안 중 하나로, 초고층건축물에 대한 요구가 증가하고 있다. 한정된 대지에 건물을 짓기 위해선 건물의 합리적인 규모 설정이 중요하다. 계획단계에서 구조적으로 안전한 건물의 규모를 파악하기에는 많은 시간과 비용이 들기 때문에, 이러한 과정을 간소화할 수 있는 하나의 방법으로 한계세장비 근사식이 제안되었다. 이에 본 연구에서는 고층건물에 횡변위 제어를 위해 제안된 여러 시스템 중 아웃리거 구조시스템에 대해서, 한계세장비 근사식을 기본으로, 해석프로그램의 결과값과 근사식을 비교 검토하고, 근사식의 활용성을 높이고자 하였다. 해석프로그램으로는 MAIDAS 건축구조해석 프로그램을 사용하여 모델별 해석을 진행하였다. 그 결과 한계세장비 근사식으로 계산한 근사값과 구조해석 프로그램 해석 결과값과의 오차를 최소화하기 위한 건물의 적정규모는 다음과 같다. 아웃리거 설치 개수가 많을수록 오차를 줄일 수 있고, 코어의 비율은 20%~30%가 합리적이며, 기둥의 배치는 내부기둥 없이 외부기둥으로만 되어있는 형태가 적절한 것으로 나타났다.
The outrigger system with a core is widely used for lateral load resisting system of tall building. Recently, structural systems in tall building are adopted to eccentric core and offset outrigger or one-armed outrigger system by trends in planning buildings of irregular type. Therefore, the performance of outrigger system with eccentric core in tall building is evaluated by 50-stories examples which are analyzed for variables such as layout of core and outrigger, arm length of outrigger and depth of outrigger and belt wall.
Damped outrigger systems have been proposed as a novel energy dissipation system to protect tall buildings from severe earthquakes and strong wind loads. In this study, semi-active damping devices such as magnetorheological (MR) dampers instead of passive dampers are installed vertically between the outrigger and perimeter columns to achieve large and adaptable energy dissipation. Control performance of semi-active outrigger damper system mainly depends on the control algorithm. Fuzzy logic control algorithm was used to generate command voltage sent to MR damper. Genetic algorithm was used to optimize the fuzzy logic controller. An artificial earthquake load was generated for numerical simulation. A simplified numerical model of damped outrigger system was developed. Based on numerical analyses, it has been shown that the semi-active damped outrigger system can effectively reduce both displacement and acceleration responses of the tall building in comparison with a passive outrigger damper system.
This study presents an effective stiffness-based optimal technique to consider floor rigid diaphragm action and a technique to evaluate the structural behavior characteristics and efficiency for tall shear wall outrigger system subject to horizontal loads. To this end, isoparametric plane stress element with rotational stiffness is used for shear wall element and stiffness gradient is calculated. Also, the approximation concept to solve effectively the large scaled problems, member grouping technique and resizing technique are considered. To verify the effectiveness and usefulness of this technique, the efficient evaluation method for three types of 50 story model with core and outrigger system is presented.
린은 고객이 정하는 가치를 정의하고 가치의 흐름에 방해되는 불필요하고 낭비되는 요소를 없애는 과정을 기본으로 하는 경영철학이다. 생산관리에서 출발한 린이라는 경영철학은 건설 산업에서“린 건설”이라는 이름으로 건설단계에서 시작되었으며 이제는 생산성 향상을 효과적으로 이룰 수 있는 설계단계로의 확장이 필요한 시점이다. 현재 국내의 구조설계업무방식은 순차적 공학 개념의 Point-based Design 방식으로 설계자의 경험과 판단에 의존하여 초기 설계안을 결정하고 이후 상세설계를 진행하는 과정으로 설계업무가 진행되었다. 이에 반해 동시공학 개념의 Set-based Design 방식은 전체 프로젝트 관점에서 낭비요소를 없애고 프로젝트 생산성 향상을 위해 다양한 설계안을 제한된 범위 내에서 바로 선택하지 않고 더 확실한 정보가 나올 때까지 설계안의 선택을 유보하여 합리적이고 경제적인 설계안을 결정하는 린 기반의 설계 프로세스이다. 본 연구에서는 전통적인 구조설계방식에 대해 SBD방식을 도입하고, SBD프로세스의 의사결정기법으로 계층화분석법(AHP)을 적용하여, 후행업무단계들에 대한 사전 고려로 프로젝트 전체 관점에서의 낭비를 최소화하고 생산성을 향상할 수 있는 설계 방법론을 제안하고 하고자 한다. 이를 위해 PBD와 SBD방식에 대한 분석 및 의사결정방안을 모색하였고, 제안된 SBD프로세스의 사례연구를 통해 실무에서의 활용방안을 제시하였다.
In recent years, an outrigger damper system has been proposed to reduce dynamic responses of tall buildings. However, a study on outrigger damper system is still in its early stages. In this study, time history analysis was performed to investigate the dynamic response control performance of outrigger damper. To do this, a actual scale 3-dimensional tall building model with outrigger damper system has been developed. El Centro earthquake was applied as an earthquake excitation. The control performance of the outrigger damper system was evaluated by varying stiffness and damping values. Analysis results, on the top floor displacement response to the earthquake load, was greatly effected by damping value. And acceleration response greatly was effected by stiffness value of damper system. Therefore, it is necessary to select that proper stiffness and damping values of the outrigger damper system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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