보-기둥 접합부를 고려한 5층 철골골조구조물의 비탄성 정적해석 = Pushover Analysis of a Five-Story Steel Framed Structure Considering Beam-to-Column Connection

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별 골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a five-story steel frame was designed in accordance with KBC2005 to evaluate the effect of the beam-column connection on the structural behavior. The connections were designed as a fully rigid connection and as a semirigid connection. A fiber model was utilized to describe the moment-curvature relationship of the steel beam and column, and a three-parameter power model was adopted for the moment-rotation angle of the semirigid connection. To evaluate the effects of higher modes on structural behavior, the structure was subjected to a KBC2005-equivalent lateral load and lateral loads considering higher modes. The structure was idealized as a separate 2D frame and as a connected 2D frame. The pushover analysis of 2D frames for the lateral load yielded the top displacement-base shear force, design coefficients such as overstrength factor, ductility ratio, and response modification coefficient, demanded ductility ratio for the semirigid connection,and distribution of plastic hinges. The sample structure showed a greater response modification coefficient than KBC2005, the higher modes were found to have few effects on the coefficient, and the lateral load of KBC2005 was found to be conservative. The TSD connection was estimated to secure economy and safety in the sample structure.

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