LRB를 이용한 병렬전단벽 구조물의 지진응답제어

박용구,김현수,고현,김민균,이동근 한국지진공학회 2010 한국지진공학회논문집 Vol.14 No.6

대부분의 전단벽 구조물은 통로의 목적으로 개구부를 필요로 하게 되고 전단벽들 사이가 슬래브나 연결보로 연결된 병렬 전단벽의 형태를 띠게 된다. 이러한 구조물에 지진하중이 작용할 때 연결보에 과도한 전단력이 작용하여 연결보가 취성적으로 파괴되거나 전단벽이 먼저 항복하는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 연결보에 감쇠장치를 설치하게 되면 구조물의 진동제어효과와 더불어 연결보의 응력집중 및 취성적 파괴를 막을 수 있어서 내진성능 향상을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 병렬전단벽 연결보 중앙부에 LRB (Lead Rubber Bearing)가 설치된 구조물의 지진응답제어효과 및 응력의 분포를 평가하여 구조적 효율성을 확인하고자 한다. 이를 위하여 병렬전단벽의 거동을 비교적 정확하게 모사할 수 있는 모형화 방법을 제안하였고, 제안된 모형화 방법을 통하여 지진하중을 받는 예제 병렬구조물에 대한 시간이력해석을 수행한 후 지진응답제어성능을 검토하였다. Most of shear wall structures require openings in shear walls and thus shear walls are linked by floor slabs or coupling beams resulting in the coupled shear wall structures. When these structures are subjected to seismic excitations, excessive shear forces are induced in coupling beams. Accordingly, brittle failure of coupling beams may occur or shear walls may yield first. To avoid this problem, damping devices can be installed in coupling beams. It can increase the vibration control effect and improve the seismic resistance performance of the coupled shear wall structure by avoiding stress concentration and the brittle failure of coupling beams. Based on this background research, an LRB (lead rubber bearing) was introduced in the middle of the coupling beam in this study and the authors investigated the seismic response control effect and stress distribution of the proposed system. To this end, a modeling technique that can effectively predict the structural behavior of coupled shear wall structures has been proposed. With this proposed technique, time history analyses of the example coupled shear wall structure subjected to seismic excitation were performed and the vibration control effects of the seismic responses were investigated.

전단벽 구조물의 풍응답 저감을 위한 LRB의 적용

박용구,김현수,고현,김민균,이동근 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

In general, shear walls are employed as lateral resistance system. Most of shear wall structures require openings in shear walls and thus shear walls are linked by floor slabs or coupling beams resulting in the coupled shear wall structures. In this study, an LRB (lead rubber bearing) was introduced in the middle of the coupling beam of the coupled shear wall structures and the wind-induced response reduction effect of this system was investigated. In order to evaluate the control performance of the proposed method, 20- and 30-story building structures were used as example structures and boundary nonlinear time history analyses have been performed using artificial wind excitation. Japanese vibration evaluation criteria was employed to evaluate whether the proposed system could improve the serviceability of the tall coupled shear wall structures under wind excitation. Based on analytical results, it has been shown that the proposed method that connects shear walls with LRBs can improve the wind-induced response control effect. 일반적으로 전단벽은 횡력저항 요소로서 널리 이용되고 있다. 대부분의 전단벽 구조물은 통로의 목적으로 개구부를 필요로 하게 되고 전단벽들 사이가 슬래브나 연결보로 연결된 병렬전단벽의 형태를 띠게 된다. 본 연구에서는 병렬전단벽 구조물의 연결보 중앙부에 LRB(Lead Rubber Bearing)를 도입하였고 이 시스템의 풍응답 저감성능을 검토하였다. 제안된 방법의 효과를 살펴보기 위하여 20층 및 30층 예제구조물을 구성하였고 인공풍하중을 작성하여 경계비선형 시간이력해석을 수행하였다. 제안된 방법이 풍하중을 받는 고층 병렬전단벽 구조물의 사용성 향상에 도움을 줄 수 있는지 평가하기 위하여 일본 진동성능평가기준을 적용하여 보았다. 해석결과 본 논문에서 제안하는 LRB를 사용하여 병렬전단벽을 연결하는 방식이 풍응답 제어성능 개선에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

베이폭 및 커플링보 길이에 따른 병렬 강판전단벽의 내진 거동

이강민,오근영,진유의,유경석 대한건축학회지회연합회 2013 대한건축학회연합논문집 Vol.15 No.5

특수강판전단벽(SPSW) 시스템은 높은 지진위험도에 저항할 수 있는 지진하중저항시스템 중 하나이다. SPSW 시스템의 내진성능에 관한 연구는 이미 많은 연구자들에 의하여 수행되어 왔으나, 건축구조물의 횡력저항에 큰 영향을 줄 수 있는 두 개의 강판전단벽을 연결하는 커플링보를 포함한 SPSW 시스템의 성능에 관한 연구는 거의 전무한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 커플링보로 연결된 병렬 SPSW의 성능에 관한 해석연구를 수행하였다. 이를 위하여 SPSW의 bay 폭과 커플링보의 길이를 변수로 하는 변수해석연구를 수행하였다. 연구결과 SPSW의 형상비가 1.0에 가까울수록 우수한 성능을 보여주었으며, 짧은 커플링보를 갖는 SPSW가 적절한 에너지소산 능력을 보유하고 있는 것으로 나타났으나 사용성에서의 문제가 있을 것이라 판단된다.

전단벽 구조물의 풍응답 저감을 위한 LRB의 적용

박용구,김현수,고현,김민균,이동근,Park, Yong-Koo,Kim, Hyun-Su,Ko, Hyun,Kim, Min-Gyun,Lee, Dong-Guen 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

일반적으로 전단벽은 횡력저항 요소로서 널리 이용되고 있다. 대부분의 전단벽 구조물은 통로의 목적으로 개구부를 필요로 하게 되고 전단벽들 사이가 슬래브나 연결보로 연결된 병렬전단벽의 형태를 띠게 된다. 본 연구에서는 병렬전단벽 구조물의 연결보 중앙부에 LRB(Lead Rubber Bearing)를 도입하였고 이 시스템의 풍응답 저감성능을 검토하였다. 제안된 방법의 효과를 살펴보기 위하여 20층 및 30층 예제구조물을 구성하였고 인공풍하중을 작성하여 경계비선형 시간이력해석을 수행하였다. 제안된 방법이 풍하중을 받는 고층 병렬전단벽 구조물의 사용성 향상에 도움을 줄 수 있는지 평가하기 위하여 일본 진동성능평가기준을 적용하여 보았다. 해석결과 본 논문에서 제안하는 LRB를 사용하여 병렬전단벽을 연결하는 방식이 풍응답 제어성능 개선에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. In general, shear walls are employed as lateral resistance system. Most of shear wall structures require openings in shear walls and thus shear walls are linked by floor slabs or coupling beams resulting in the coupled shear wall structures. In this study, an LRB (lead rubber bearing) was introduced in the middle of the coupling beam of the coupled shear wall structures and the wind-induced response reduction effect of this system was investigated. In order to evaluate the control performance of the proposed method, 20- and 30-story building structures were used as example structures and boundary nonlinear time history analyses have been performed using artificial wind excitation. Japanese vibration evaluation criteria was employed to evaluate whether the proposed system could improve the serviceability of the tall coupled shear wall structures under wind excitation. Based on analytical results, it has been shown that the proposed method that connects shear walls with LRBs can improve the wind-induced response control effect.

접합부 상세에 따른 복합 병렬 전단벽 시스템의 구조 성능

박완신,윤현도,김선웅,장영일 한국구조물진단유지관리공학회 2012 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.16 No.3

복합 병렬 전단벽(Coupled shear walls)은 커플링 보와 철근콘크리트 벽체로 구성되어 바람이나 지진 등의 횡하중으로부터 유발된 전도모멘트의 상당 부분을 철골 연결보의 커플링 작용에 의하여 골조 작용(Frame action)을 의하여 횡력에 효율적으로 저항하게 된다. 본 연구에서는 접합부 상세에 따른 복합병렬 전단벽의 접합부 강도에 대한 규준식을 정립하기 위한 선행연구로서 병렬 전단벽 접합부에서 커플링 보의 매립길이 및 벽체 두께를 주변수로 실험적 연구를 수행하여 접합부 상세에 따른 복합 병렬 전단벽 시스템의 거동특성을 규명하고자 하였다. 본 실험결과, 실험체의 거동 및 내력은 매립길이 및 접합부 상세에 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며 향후 설계시 이에 대한 영향을 반영해야 할 것으로 판단된다. In high multistory buildings, hybrid coupled shear walls can provide an efficient structural system to resist horizontal force due to wind and seismic loads. Hybrid coupled shear walls are usually built over the whole height of the building and are laid out either as a series of walls coupled by steel beams with openings to accommodate doors, elevator walls, windows and corridors. In this paper, the behavior characteristics of hybrid coupled shear wall system considering connection details is examined through results of an experimental research program where 5 two-thirds scale specimens were tested under cyclic loading. Such connections details are typically employed in hybrid coupling wall system consisting of steel coupling beams and reinforced concrete shear wall. The test variables of this study are embedment length of steel coupling beam and wall thickness of concrete shear wall. The results and discussion presented in this paper provide fundamental data for seismic behavior of hybrid coupled shear wall systems.

프리캐스트 병렬 전단벽의 연성도 해석

홍성걸,김영욱 한국지진공학회 1999 한국지진공학회논문집 Vol.3 No.2

본 연구는 초기 내진설계단에서 프리캐스트 병렬전단벽의 연결보의 필요한 연성도의 간단한 계산방법을 제시한다 프리캐스트 병렬 전단벽의 최상층 변위는 연속체 접근 방법으로 구한 부부과 구한 부분과 분절적으로 나타나는 수평접합부의 개폐로 인한 소성변위의 합으로 나타난다. 이러한 계산을 통해 시스템 레벨의 연성도와 부재 레벨의 연성도의 관계를 구한다 여기서 제안되 연성도 관계식으로부터 연결보의 강성이 증가하거나 강도가 벽체에 비해 작은 경우에는 연결보의 과다한 연성도가 필요하 것으로 나타난다 또한 이러한 연성도는 해당 층의 수평접합부의 개폐정도에 비례함을 보여준다 그러나 고층부의 연결보는 수평접합부 개폐정도에 관계가 적음을 보여준다. This study presents a simplifled calculation method for required ductility of coupling beams in precast coupled shear walls at preliminary seismic design stages. Deflection of precast coupled shear walls based on a continuum approach is combined with inelastic gap opening of horizontal connection of panels to provide a relationship between the system-level ductility and the element-level ductility in a precast coupled shear wall. The equation proposed herein for ductility requirement for coupling beams shows that higher stiffness and lower strength of coupling beams result in high ductility reuqirement. The equation also shows that the ductility requirement is proportional to the degree of gap opening of the story in question. However, the coupling beam ductility in higher stories are not affected by gap openings of horizontal connections of panel.

혼합형 마찰댐퍼를 적용한 병렬연결 전단벽 부분구조에 대한 실험적 연구

김도현(Kim Dohyun),김지영(Kim Jiyoung) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.3

혼합형 마찰댐퍼는 두 개의 1절점 회전마찰요소와 슬롯형 마찰요소로 구성되어, 다양한 건물변위에서 작동할 수 있다. 혼합형 마찰댐퍼가 적용된 병렬연결 전단벽의 구조성능을 분석하기 위하여 두 개의 병렬연결 전단벽 부분구조 실험체에 대한 구조성능시험을 수행하였다. 실험결과 혼합형 마찰댐퍼의 다단계 슬립 메커니즘이 구조시스템 내에서 작동됨을 검증되었고, 층간변위각 3.5%에서도 병렬연결 전단벽에 경미한 균열만 발생하였고, 혼합형 마찰댐퍼는 안정으로 작동하였다. The hybrid friction damper, which is composed of two one-nodal rotary frictional components and a slotted bolted frictional component, is able to operate at various displacements of building. An experimental study was performed to investigate the structural performance of coupled shear walls using the hybrid friction damper through two coupled shear wall subassemblages. The test results showed that the multi-slip mechanism was verified and the hybrid friction damper activated in coupled shear walls with slight damages at story drift ratio 3.5%.

병렬전단벽구조의 진동제어를 위한 LRB의 활용

김민균(Kim Min-Gyun),이동근(Lee Dong-Guen),박용구(Park Yong-Goo),이의현(Lee Ui-Hyun) 대한건축학회 2009 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.29 No.1(구조계)

Serviceability problems may be induced in a high-rise building due to lateral loads such as earthquakes or winds. Shear walls in building structures are coupled shear wall systems because of openings. In this study, the application of LRBs for the vibration control of coupled shear wall systems was investigated. Seismic analyses of 10- and 20-story 2D coupled shear wall systems were performed using El Centro(1940) and Taft(1952) earthquake records. According to the analysis results, the seismic response of coupled shear wall systems with LRBs installed at the coupling beams could be effectively reduced.

준정적 하중에 대한 대강보강근을 갖는 콘크리트 연결보 실험

장종석,한상환 대한건축학회 2020 대한건축학회논문집 Vol.36 No.10

Coupled shear wall system is an effective structural system frequently adopted in design of high-rise buildings to resist lateral loads such asearthquake loads or wind loads. Coupling beam designed following structural codes and provisions like ACI 318 is a structural fuse, so thatit can dissipate lots of input energy generated by an earthquake as being deformed prior to other structural elements. This study tested onfour diagonally reinforced concrete coupling beams constructed following ACI 318-14 to assess the cyclic behavior of them according to theamount of diagonal reinforcement. 병렬전단벽은 고층건축물에 흔히 사용되는 구조물로서, 지진하중이나 풍하중과 같은 횡력에 효과적으로 저항한다. ACI 318-14와 같은 구조기준에 부합하도록 설계된 연결보는 구조적 퓨즈로서, 지진에 의해 발생한 에너지 중 많은 양을 소산하며 다른 구조물보다 먼저 파괴된다. 본 연구는 서로 다른 대각보강근량을 갖는 4기의 대각보강연결보 실험체를 ACI 318-14를 만족하도록 설계하여, 실험을 통해 대각보강근량에 따라 이력거동을 평가하였다.

Study on Seismic Behavior of Coupled Shear Wall System with Damper Devices

Bahador Bagheri(바하도르 바게리),Oh sang-Hoon(오상훈) 대한건축학회 2016 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.36 No.2