표제지
국문요약
목차
제1장 서론 13
1.1. 연구배경 및 목적 13
1.2. 연구내용 및 방법 14
제2장 지진해석법의 발전 15
2.1. 설계 지진력의 강화 15
2.2. 등가정적해석법의 한계 20
2.3. 비내력 조적벽체의 영향 23
2.3.1. 등가스트럿의 모델링 24
2.3.2. 재료특성의 기본값 24
2.3.3. 조적채움벽의 강성 25
2.3.4. 조적채움벽의 강도 27
제3장 구조해석 및 평가방법 29
3.1. 성능기반설계 개요 29
3.2. 성능목표와 평가지진 31
3.2.1. 내진성능목표 31
3.2.2. 평가지진 32
3.3. 비선형 정적해석에 의한 성능평가 방법 36
3.3.1. 역량스펙트럼법 (Capacity spectrum method, CSM) 37
3.3.2. 변위계수법 (Displacement Coefficient Method, DCM) 39
3.3.3. 성능점 산정 41
3.4. 비선형 힌지의 특성 (Inelastic Hinge) 45
3.4.1. Multi-Linear Hinge Type 45
3.4.2. FEMA Hinge Type 46
3.4.3. 다축-힌지 모델 (P-M-M Type) 47
3.5. 성능수준의 판정 50
3.5.1. 성능수준별 허용 층간변형각(%) 50
3.5.2. 각 부재별 중력하중 저항능력 51
제4장 비선형 정적해석에 의한 내진성능평가 52
4.1. 등가정적해석법에 의한 예제모델 설계 52
4.2. 성능평가용 비선형 모델 56
4.2.1. 재료특성 57
4.2.2. 재료의 유효강성 58
4.2.3. 조적벽체의 모형화 59
4.2.4. 평가모델의 선정 60
4.3. 응답스펙트럼해석에 의한 지진응답 61
4.3.1. 주요방향 모드별 변위형상 61
4.3.2. 탄성해석에 의한 지진응답 비교 62
4.4. 비선형 정적해석에 의한 성능평가 (X-dir) 64
4.4.1. CASE-1 (X) [장변방향 - 조적 미고려] 64
4.4.2. CASE-2 (X)m [장변방향 - 조적 고려] 67
4.4.3. 장변(X-dir) 방향 해석결과 70
4.5. 비선형 정적해석에 의한 성능평가 (Y-dir) 72
4.5.1. CASE-3 (Y) [단변방향 - 조적 미고려] 72
4.5.2. CASE-4 (Y)m [단변방향 - 조적 고려] 75
4.5.3. 단변(Y-dir) 방향 해석결과 78
제5장 성능평가 결과 80
5.1. 지진응답 비교 80
5.2. 부재력 평가 82
5.3. 층간변위 평가 83
5.4. 최종성능 평가 84
제6장 결론 85
참고문헌 87
[표 2.1] 각 기준별 설계지반가속도의 재현주기 17
[표 2.2] 연도별 내진설계 적용기준 및 대상건축물 18
[표 2.3] 국내 내진기준 변경 이력 19
[표 2.4] 조적채움벽의 설계기준강도 기본값(MPa) (교육부 내진성능평가 지침, 2017) 24
[표 2.5] 조적채움벽의 탄성계수(MPa) (교육부 내진성능평가 지침, 2017) 25
[표 3.1] 내진등급과 중요도계수 31
[표 3.2] 내진등급과 성능목표 31
[표 3.3] 구조체의 손상정도에 따른 성능수준 32
[표 3.4] 지진구역 구분 및 지역계수 32
[표 3.5] 지반의 분류 34
[표 3.6] 단 주기 지반증폭계수 Fa 34
[표 3.7] 1초 주기 지반증폭계수 Fv 34
[표 3.8] 철근콘크리트 보의 모델링 주요 변수 및 성능수준별 허용기준 48
[표 3.9] 철근콘크리트 기둥의 모델링 주요 변수 및 성능수준별 허용기준 49
[표 3.10] 성능수준별 허용 층간변형각 50
[표 3.11] 성능수준별 중력하중 저항능력 51
[표 4.1] 예제건물의 설계개요 53
[표 4.2] 사용재료의 종류 및 설계기준강도 53
[표 4.3] 해석모델 적용 연직하중 54
[표 4.4] 해석모델 적용 지진하중 (AIK1988) 54
[표 4.5] 예제구조물의 단면 및 배근산정 (보) 55
[표 4.6] 예제구조물의 단면 및 배근산정 (기둥) 55
[표 4.7] 예제구조물의 단면 및 배근산정 (벽체) 55
[표 4.8] 지진구역 구분 및 지역계수 (500년 재현주기) (소방방재청 2013) 56
[표 4.9] 위험도 계수 (소방방재청 2013) 56
[표 4.10] 콘크리트 경과연수 및 재료 상태에 따른 강도감소계수 57
[표 4.11] 재료의 기대강도계수 57
[표 4.12] 성능평가용 재료의 강도 (MPa) 58
[표 4.13] 부재별 유효강성 58
[표 4.14] 평가모델의 선정 60
[표 4.15] 예제구조물의 내진등급과 성능목표 60
[표 4.16] 선형해석에 의한 밑면전단력과 최대변위 62
[표 4.17] 응답스펙트럼해석에 의한 모드별 진동주기 62
[표 4.18] 응답스펙트럼해석에 의한 모드별 질량참여율 63
[표 4.19] 비선형정적해석에 의한 지진응답 (CASE-1) 65
[표 4.20] 비선형정적해석에 의한 지진응답 (CASE-2) 68
[표 4.21] 비선형정적해석에 의한 지진응답 (CASE-3) 73
[표 4.22] 비선형정적해석에 의한 지진응답 (CASE-4) 76
[표 5.1] 예제모델의 밑면전단력과 최대변위 80
[표 5.2] 예제모델의 지진응답 81
[표 5.3] 예제모델의 부재력 평가 82
[표 5.4] 내진설계된 구조물의 성능수준별 허용 층간변형각 83
[표 5.5] 예제모델의 층간변위 평가 83
[표 5.6] 예제구조물의 내진등급 판정 84
[그림 1.1] 국내 지진발생 현황 14
[그림 2.1] 내진설계 의무적용 대상 건축물의 변화 15
[그림 2.2] 등가정적해석법의 개념도 20
[그림 2.3] 동적계수 (AIK1988) 21
[그림 2.4] 구조물의 자유도 및 부호규약 22
[그림 2.5] 비내력벽에 의한 건축물의 피해사례-1 (lzmit 지진, 터키) 23
[그림 2.6] 비내력벽에 의한 건축물의 피해사례-2 (lzmit 지진, 터키) 23
[그림 2.7] 조적채움벽의 등가스트럿 모델링 24
[그림 2.8] 조적채움벽의 하중-변형 관계 포락선 27
[그림 3.1] 하중기반설계법에 따른 내진설계방법 29
[그림 3.2] 변위기반설계법에 따른 내진설계방법 30
[그림 3.3] 재현주기 2400년 최대예상지진의 유효지반가속도(S)%(소방방재청, 2013) 33
[그림 3.4] 설계스펙트럼 가속도(KBC2016) 35
[그림 3.5] 능력곡선-요구곡선의 관계 36
[그림 3.6] 역량스펙트럼법 37
[그림 3.7] 유효감쇠 (effective damping) 38
[그림 3.8] 응답감소계수 (spectrum reduction factor) 38
[그림 3.9] 변위계수법의 목표변위 결정 40
[그림 3.10] ATC-40의 성능점 산정 (Procedure-A) 41
[그림 3.11] ATC-40의 성능점 산정 (Procedure-B) 42
[그림 3.12] FEMA-440의 성능점 산정 (Procedure-A) 42
[그림 3.13] FEMA-440의 성능점 산정 (Procedure-B) 43
[그림 3.14] FEMA-440의 성능점 산정 (Procedure-C) 44
[그림 3.15] Multi-Linear Hinge Type 45
[그림 3.16] FEMA Hinge Type 46
[그림 3.17] P-M-M Hinge Type 47
[그림 3.18] 부재의 성능평가 51
[그림 4.1] 예제구조물의 해석모델링 (3D) 52
[그림 4.2] 예제구조물의 해석모델링 (입면) 53
[그림 4.3] 조적벽체 모델링 반영 59
[그림 4.4] 선형해석에 의한 지진응답 (조적 미고려) 61
[그림 4.5] 선형해석에 의한 지진응답 (조적 고려) 61
[그림 4.6] CASE-1 성능점 산정 (장변방향 조적 미고려) 65
[그림 4.7] CASE-1 소성힌지분포 (장변방향 조적 미고려) 66
[그림 4.8] CASE-2 성능점 산정 (장변방향 조적 고려) 68
[그림 4.9] CASE-2 소성힌지분포 (장변방향 조적 고려) 69
[그림 4.10] 장변방향 층간변형각 70
[그림 4.11] CASE-3 성능점 산정 (단변방향 조적 미고려) 73
[그림 4.12] CASE-3 소성힌지분포 (단변방향 조적 미고려) 74
[그림 4.13] CASE-4 성능점 산정 (단변방향 조적 고려) 76
[그림 4.14] CASE-4 소성힌지분포 (장변방향 조적 고려) 77
[그림 4.15] 단변방향 층간변형각 78