• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.435-442
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• 2007

1968년 영국의 Ronan Point 아파트에서 발생한 연쇄붕괴 이후 이에 대한 연구가 간헐적으로 진행되어 왔으며, 최근 미국의 World Trade Center 붕괴 후 연쇄붕괴에 대한 연구가 다시 활발히 진행되고 있다. 미국에서는 기존의 연구결과를 바탕으로 2003년 GSA 및 2005년 DoD에서 연쇄붕괴에 대한 설계 및 해석 지침을 제시하였다. 본 연구에서는 이러한 지침서에서 제시하고 있는 선형정적해석법과, 선형동적해석법을 사용하여 국내 설계기준에 의해 설계된 철골 모멘트저항골조에 대한 붕괴저항 성능을 조사하였다. 해석결과에 따르면 GSA 기준을 적용할 경우 횡력을 고려하지 않은 수직저항시스템은 연쇄 붕괴에 취약한 것으로 나타났으나, 지진력을 고려하여 설계된 수평저항시스템은 연쇄붕괴에 대해 안전한 결과를 얻었다. 하지만 DoD 기준에 따르면 두 시스템 모두 연쇄붕괴에 취약한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.74-85
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• 2016

모듈러 구조물은 관행적으로 철골 모멘트 저항골조와 유사한 횡력저항성능을 가진다는 가정하에 내진 설계된다. 하지만 모듈러 구조물은 중첩된 구조 부재와 단위 모듈의 체결을 위한 복잡한 접합 상세를 가지기 때문에 철골 모멘트 골조와 다른 하중 전달 메커니즘을 가진다. 본 연구에서는 중첩된 구조 부재 효과와 접합부의 거동 특성을 고려하여 총 4개의 구조해석 모델을 수립하였으며, 수립된 해석 모델을 이용하여 3층과 5층 표본 건물에 대한 비선형 정적 해석을 수행하였다. 표본 건물은 중첩된 구조 부재와 접합부의 이력 거동에 대한 모델링 방법에 따라 강성 및 강도의 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 중첩된 구조 부재를 완전 합성, 모듈 간 접합부를 강접합으로 고려하여 설계된 모듈러 구조물은 횡 강성 및 강도가 과대 평가되는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 해석 결과를 통해 3층 이상의 모듈러 구조물은 철골 모멘트 저항골조와 비교하여 상대적으로 적은 초과 강도를 가지는 것을 확인할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.57-65
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• 2024

내화 구조물에서는 환기 계수, 재료 탄성 계수, 항복 강도, 열팽창 계수, 외력 및 화재 위치에서 불확실성이 관찰된다. 환기 불확실성은 화재 온도에 영향을 미치고, 이는 다시 구조물 온도에 영향을 미친다. 이러한 온도는 재료 특성과 함께 불확실한 구조적 응답으로 이어지고 있다. 화재 시 구조적 비선형 거동으로 인해 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 화재 취약성을 계산하는데, 이는 시간이 많이 소요된다. 따라서 머신러닝 알고리즘을 활용해 화재 취약성 분석을 예측함으로써 효율성을 높이고 정확성을 확보하려는 연구가 진행되고 있다. 이 연구에서는 화재 크기, 위치, 구조 재료 특성의 불확실성을 고려하여 철골 모멘트 골조 건물의 화재 취약성을 예측했다. 화재 시 비선형 구조 거동 결과를 기반으로 한 취약성 곡선은 로그 정규 분포를 따른다. 마지막으로 제안한 방법이 화재 취약성을 정확하고 효율적으로 예측할 수 있음을 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.385-396
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• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.531-539
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• 2003

노스리지 지진 발생시 구조체 손상이 발생했던 현장용접 모멘트골조와 달리 기둥-보 브라켓형식의 모멘트골조에는 지진의 영향을 조정하고 감소시키는 도구(tool)가 바로 보에 이음부(splice)이다. 지진발생 중에 보의 이음부는 연성의 퓨즈(fuse)로서 작용할 수 있고, 골조에 발생할 수 있는 흼모멘트를 포함한 힘의 크기를 제한할 수 있다. 국내에서는 모멘트 골조의 대부분이 기둥-보 브라켓 형식으로 이루어진다. 본 논문에서는 이음하지 않은 H형강보를 제작하여 단순가력 실험을 수행하였고, 고력볼트를 이용하여 전강도설계된 실물실험체와 플랜지볼트 열수를 각각 75%, 50% 및 0%로 줄여서 이음부를 제작한 H형강 보를 단순가력 실험을 수행하였다. 이들 실험을 통해 기둥-보 브라켓형식의 모멘트 골조에서 보의 이음부(Beam Splice)가 악보(Week Beam)의 임계위치(Critical Point)로서 작용할 수 있는 가능성을 타진하고자 하는 연구에 기초자료를 제공하는 것이 본 연구의 목적이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.405-415
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• 2011

건축물의 안전한 내진설계를 위해서는 층간변위비 뿐만 아니라 부재에 요구되는 소성변형을 평가하여야 한다. 본 연구에서는 복잡한 비선형해석 없이 탄성해석을 사용하여 강기둥-약보로 설계된 철골 특수모멘트골조의 보에 요구되는 소성변형을 평가하는 간편한 방법을 개발하였다. 개발한 방법은 탄성해석 결과를 근거로 모멘트 재분배, 기둥 단면치수 및 보 소성힌지 이동, 패널존 변형, 중력하중, 변형경화 거동 등을 고려하여 보의 소성변형각을 직접적으로 예측한다. 또한 가새골조 또는 코어벽 등 횡력 저항구조와 모멘트골조의 상호 작용인 로킹 효과 고려한다. 검증을 위하여 강기둥-약보로 설계된 6층 특수모멘트골조에 제안된 방법을 적용하여 보의 소성변형각을 예측하고, 그 결과를 비선형 해석 결과와 비교하였다. 검증 결과, 제안된 방법은 설계 변수에 따른 보의 소성변형각을 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.823-829
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• 2002

철근콘크리트 기둥-철골 보 합성골조는 철근콘크리트와 철골부재의 재료적인 장점을 살린 합리적인 구조물이나, 이질 재료간의 접합으로 인해 보-기둥 접합부의 설계와 해석에서는 많은 구조적인 문제점들이 생기게 된다. 이 연구에서는 철골 보의 하중이 콘크리트 기둥으로 원활히 전달되면서 현장 시공성이 우수한 새로운 형태의 합성골조 접합부의 형식을 제안하고자 한다. 이 연구에서 고안된 접합부는 H 형강을 반분한 T 형강을 시스템 내부 및 외부의 모든 응력 전달 요소를 연결하는 주요 요소로 하고, 보 플랜지의 인장력 전달을 위해 한 방향은 고강도 강봉을, 이와 직교하는 방향은 강재 연결판을 사용하였다. 스티프너보강된 ㄱ형강을 사용하여 보 플랜지의 인장력을 기둥면에 전달하도록 하였으며, T 형강에 용접된 전단 접합판을 보의 웨브와 고력볼트로 접합하여 전단력을 지지하도록 설계하였다. 이 연구에서는 보의 플랜지로부터 스티프너 보강된 ㄱ형강을 통해 강봉이나 연결판으로 전달되는 휨모멘트 전달성능을 확인하고자 구조성능 시험을 수행하였다. 시험체는 실제 보-기둥 접합부를 모델로 하여, 실물크기로 4개가 제작되었으며, 구조실험은 철골 보의 양 단부를 단순지지한 상태에서 기둥 중앙에 집중하중을 가해 보-기둥 접합부에 휨모멘트와 전단력을 작용시키는 방식으로 진행되었다. 실험결과, 이 연구에서 제안된 접합부는 현장 적용이 가능한 가공성과 운반성 및 시공성을 가지며, 철골 보-접합용 ㄱ형강 -연결용 강봉 및 연결판에 의한 응력전달이 매우 순조로운 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.563-569
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• 2016

본 논문에서는 철골모멘트골조의 초기 강성과 연성을 동시에 조절하기 위해 기둥-보 휨강도비를 고려한 재분배 기법이 제시된다. 제시되는 기법은 총 구조물량과 기둥-보 휨강도비에 대한 제약조건을 만족시키면서 구조물의 최상층의 변위를 최소화한다. 고려된 설계변수는 구조부재의 단면적을 사용하며, 정식화된 문제로부터 최적의 결과를 얻기 위해 Sequential Quadratic Programming(SQP) 기법을 사용한다. 최상층의 횡변위에 대한 각 부재의 변위기여도를 단위하중법을 통해 구하고, 이를 최상층의 횡변위가 감소하도록 각 부재의 단면을 재설계한다. 각 부재의 변위기여도를 이용하여 부재의 단면을 재설계하는 과정은 구조물의 초기 강성을 향상시키는 효과를 가진다. 동시에, 제시된 기법은 기둥-보 휨강도비를 제약함으로써 구조물의 연성을 조절하도록 한다. 제시된 최적변위설계기법은 철골골조 예제에 적용하여 적용성을 검증한다. 적용한 결과 제시된 기법을 통해 구조물의 초기강성과 연성능력이 조절되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.769-777
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• 2000

본 논문은 CFT기둥-H형강보 철골 모멘트 접합부의 보-패널존 강도비에 의한 내진거동을 평가하였다. 보에 대한 패널존의 상대강도를 주요변수로 하였다. 각 실험체는 $H-350{\times}175{\times}7{\times}11$ 보(SS400)와 ${\boxe}-250{\times}250{\times}9$, ${\boxe}-250{\times}250{\times}12$ 기둥(SPSR400)으로 제작되었다. 실험체의 에너지 흡수량은 5.2~12.7(tm)의 분포를 나타냈다. 패널존이 보에 비해 너무 강하거나 약하면, 에너지 흡수능력이 열등했다. 철골 모멘트 저항골조에 있어서 본 실험의 결과는 패널존의 항복을 허용하는 것이 내진거동에 유리함을 나타내고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.585-596
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• 2006

이 연구의 목적은 높은 지진 위험도를 가진 지역에 위치한 철골조 모멘트 구조물에 대한 반응수정계수의 영향을 평가함을 목표로 하고 있다. 3층, 9층, 그리고 20층으로 구성된 구조물 모델이 2000 International Building Code(IBC) 기준과 각각의 다른 반응수정계수들(8, 9, 10, 11, 12)에 따라 설계되었다. 이에 따라 전체 30개의 구조물이 50년 동안의 2% 초과 확률을 가지는 20개의 지반 운동에 대해 변위요구와 변위능력 값이 조사되었다. 이 결과는 현재의 지진 기준에 따라 설계된 표준적인 구조물과의 성능 비교를 통해 반응수정계수의 변화에 따른 효과를 조사하였다. 본 연구에서 3층 및 9층 구조물은 기존의 반응수정계수 값 8에 비해 크게 설계되었음에도 불구하고 붕괴방지의 성능목표를 만족하는데 안정적인 반응을 보여 주었다. 그러나 2000 IBC에서 명시하고 있는 탄성설계스펙트럼(CS)에 대한 최소 값의 적용 없이 설계된 20층 구조물은 붕괴방지의 성능목표에 대해 낮은 내진성능을 보여 주었다.