건물의 고층화가 이루어지면서 구조부재에 미치는 축력이 증가하게 되고 축소현상을 발생시킨다. 이러한 축소현상은 구조물의 사용헝 저하를 가져올뿐만아니라 2차 응력 발생으로 구조물 자체의 안전에도 영향을 미친다. 수직구조부재의 축소량을 예측하는 목적은 인접 부재간의 부등축소를 보정하는 데 있다 본 논문에서는 시공과정에서만 보정을 실시한 경우와 설계단계에서 축소량을 예측하여 보정을 한 경우에 대해 각각 지진하중을 적용하여 구조부재에 미치는 영향에 대해 비교.검토를 하였으며 수직구조부재의 축소량은 반드시 예측되어 보정을 실시하여야 하는 것으로 나타났다.

대도시에서 초고층 건물의 필요성은 구조 기술자에게 새로운 문제를 안겨주었다. 기둥축소의 효과는 설계 및 시공에 있어 특별한 주의를 요구한다. 기둥의 축소는 칸막이, 마감, 그리고 설비체계와 같이 수직하중을 지탱하도록 고려되어 있지 않은 비구조적인 요소에 영향을 미친다. 또한 각 기둥의 축소량 차이는 주위의 슬래브 및 보와 같은 부재들을 경사지게 한다. 축소량을 예측하는 목적은 부등 축소량의 차이를 미리 보정하는데 있다. 본 연구는 부동 축소량에 의한 주구조부재의 영향에 대한 내용을 다루었다. 자중으로 인해 초지 수직변위를 갖는 52층 철근콘크리트 구조물에 지진하중을 적용하여 구조물에 미치는 영향을 평가하였다. 각 수직구조요소에 대한 축소량은 전산화된 기둥축소 해석 프로그램을 이용하여 예측되었으며 지진하중으로 인한 축소량이 보정된 구조물과 보정되지 않은 구조물 사이의 응력을 조사하였다.

본 논문에서는 지진하중을 받는 고층건물의 비탄성거동 특히, 층수에 따라 평면이 비대칭적으로 감소하여 발생하는 비틀림거동에 대하여 고찰하였다. 평면의 구조적 비대칭성에 의하여 발생하는 강성의 비대칭은 건물이 지진하중을 받을 때 횡변위 뿐만아니라 비틀림변형을 유발하게 된다. 이러한 비탄성 비틀림거동의 해석은 2차원모델로는 어려우므로 3차원해석이 요구된다. 본 논문에서는 102층의 비정형 초고층건물을 모델로 하여 내진설계규준에 의한 지진하중을 각 층에 가하여 하중의 크기를 증가시켜 정적 탄소성해석을 수행하였는데 비틀림에 의한 영향을 평가하기 위하여 비틀림을 제한한 모델과 그 거동을 비교분석하였다. 해석 결과에 따르면 비대칭건물의 탄소성 거동은 비틀림거동에 의하여 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

모듈시스템에 기초한 megastructure 시스템은 미래의 초고층건물에 적합한 효율적인 구조시스템이다. 이 시스템의 하나 또는 여러 모듈의 내부 프레임을 거대한 외부프레임으로부터 분리하면 추가적인 질량을 설치하지 않고도 질량도조 감쇠장치의 효과를 얻을수 있다. 이러한 주-부구조시스템의 최적설계에 미치는 요소에 대한 연구를 위해 일반적으로 간단한 2자유도계(DOF) 시스템으로 모델링할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 시스템의 운동방정식을 유도하고 2DOF으로 모델링하기 위해 만족해야하는 전제조건에 대해 연구하였다. 또한 주어진 질량과 감쇠비에서 부구조물의 최적질량을 유도하고 이것을 바탕으로 지반진동에 의한 응답스펙트럼을 구하여 주-부구조시스템의 진동제어 효과를 검증하였다.

본 논문은 점탄성 감쇠기가 설치된 고층건물의 효율적인 동적 해석방법에 대한 연구이다. 점탄성 감소기가 건물의 진동을 적절히 제어하기 위하여 사용되고 있으며 이러한 점타성 감쇠기가 설치된 건물의 동적거동을 예측하기 위하여 적절한 해석방법이 필요하다. 해석의 효율성을 높이기 위해서 강막가정과 행렬의 응축기법을 적용할 수 있는데, 점탄성 감쇠가가 설치된 건물은 강막가정을 고려한 행렬의 응축기법을 쉽게 적용할 수 없다. 따라서 제안된 해석방법에 감쇠행렬의 새로운 응축방법을 사용하였다. 그리고 예제 건물의 해석을 통하여 해석방법의 정확한 효율성에 대하여 살펴 보았다.

고층건물의 설계에 있어서 지진보다 바람에 의한 영향이 더욱 크므로 바람에 의한 건물의 안전성과 거주성등을 검토하는 것이 중요하다. 이러한 내풍해석은 모형 실험을 통하여 그 결과를 예측할 수 있으나 본 연구에서는 수치해석의 모형 개발에 중점을 두어 변동 풍하중의 3차원 모델과 건물 평면의 비대칭성을 고려하여 동조질량감쇠기를 설치하였을 때의 건물의 진동 성능을 분석하고 있다. 건물의 질량과 강성중심이 일치하지 않아 횡변위와 비틀림이 연계되는 102층의 건물을 예로 들어 내풍해석 및 동조질량감쇠기를 설치하였을 때 진동제어 해석을 수행하여 건물의 변위와 가속도의 평균응답을 구하여 결과를 비교하였다.

본 연구에서는 지진에 대한 고층건물의 응답특성, 그리고 지진응답에 미치는 중력하중의 영향과 중력하중의 영향이 내진설계에 미치는 중요성을 산정하였다. 이를 위해서 예제 구조물에 대한 정적해석 및 지진하중에 대한 동적해석을 하였다. 지진에 대한 고층건물의 지진응답 특성을 파악하기 위하여 비탄성 변형의 건물 높이에 따른 분포를 알아보았다. 지진이 발생하면 휨모멘트 요구도가 건물의 상부층보다 하부층에서 상대적으로 더 많이 증가해서 설계모멘트와의 차이가 건물의 하부층으로 갈수록 더 커진다. 그 결과 현재 쓰이는 내진설계방법에 따라 설계된 예제 건물들은 지진에 대하여 비탄성 응답이 건물의 각 층마다 서로 다르게 발생하는데 주로 건물의 하부층에서 큰 비탄성 응답이 발생한다. 또한 설계시에 고려된 중력하중 때문에 구조적 손상이 건물의 꼭대기 층에서 아래로 갈수록 크게 증가한다. 구조물의 지진응답에 관하여 중력하중은 보의 항복시간을 앞당기며, 보의 양단의 소성힌지에 각기 다른 비탄성 거동을 유발시킨다. 그러나 중력하중에 의한 초기 휨모멘트의 영향은 보가 비탄성 거동을 계속함에 따라 재분배되어 보의 양단에서 그 영향이 감소되며 비탄성 변형이 계속되면 크게 감소한다. 중력하중에 의한 초기 휨모멘트의 영향이 감소는 고층건물의 내진설계에 있어서 중력하중의 영향이 주는 의미는 기둥과 보의 휨강도를 결정할 때 현재의 방법보다 중력하중의 영향을 줄이고 지진하중의 영향을 증가시켜야 한다는 것이다.

기둥축소량을 발생시키는 원인과 현재까지 연구되어온 코드에 대하여 고찰하였다. 코드에서 언급하고 있는 내용들은공시체의 건조수축, 크리프, 압축강도 및 탄성계수 그리고 구조해석에서 산출되는 탄성변형을 다루고 있으나, 장기간의 모니터링에 의해 나타나는 온도에 의한 변형은 기존의 연구에 의해 발생되는 요소들에 의한 것보다 축소량이 적게 발생하는 것을 알 수 있었다. 하지만 기존의 연구에서는 온도에 의한 변형에 대해서는 고려하지 않고 건조수축, 크리프 및 탄성변형에 대하여 다루고 있는 것을 확인 할 수 있고, 공시체의 실험에 대해서는 온 도에 대한 항목은 습도에 대한 항으로 대체하여 다루고 있음을 알 수 있다. 이에 대해 제안식에 의한 보정수치는 축소량 산정시 상부방향 4.9 mm 와 하부방향 1.0 mm의 오차를 나타내어 측정에 의한 수치와 거의 일치하는 것으로 나타났다. 따라서, 기존의 기둥축소량 산정에 있어서 누락 될 수 있는 온도에 대하여 추가적으로 더 연구하여 그 영향계수를(수직온도보정계수,) 고려하고, 공시체의 시험뿐만 아니라 구조체의 온도 보정에 관한 기준 보완이 필요한 것으로 파악되었다.

In this paper, characteristics of wind-induced vibration responses of supertall buildings with unconventional configurations were investigated through extensive aeroelastic model tests. As a result, it was found that helical and composite models were most effective in reducing the wind-induced vibration responses in both along- and across-wind directions.

In this study, the damages detections were carried out using artificial neural networks for super tall building. In the results of detections, the damage locations and extents were similar to the actual damages. The accuracy is expected to increase as the number of learning case is larger.

In this study, Long-period component seismic wave is determined to a large damage of the non-structural material as compared to the structure damage when it is input to high-rise buildings, which allows to perform a vibration table test, was evaluated for damage or loss of the non-structural material.

장주기 성분의 지진파는 주로 일반적인 구조성 지진과 화산대의 화산폭발로 인한 화산성 지진이 대표적이며, 국내의 경우 일본에서 발생한 대규모의 지진에 의한 부산 해운대의 피해와 최근 폭발 가능성이 제기되는 백두산 화산폭발로 인한 화산성 지진으로 인한 서울 및 인천 송도지역의 피해가 예측되며, 이 지역들은 고층건물의 밀집지역이라는 점에 대하여 장주기 성분 지진에 취약한 고층건물들의 방재대책이 시급한 실정이다. 실제로 최근에 Tohoku(M9.1 2011, Japan)지진으로 인하여 장주기 성분의 지진파가 발생하였으며, 진원지에서 약 400km 정도의 거리에 있는 고층건물들의 비구조재에 대한 피해가 보고되었으며, 이를 계기로 비구조재에 관한 내진설계에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 따라서 우리나라의 경우에도 장주기 성분의 지진파에 의한 고층 건물의 피해를 고려하여 고층건물 내의 비구조재 손상을 평가하기 위하여 단주기 성분 지진파 및 장주기 성분 지진파를 적용하여 그에 따른 시험체의 층간변위 및 가속도에 인한 피해를 예측을 위한 실험을 실행하였으며, 그에 따른 고층건물 내의 비구조재의 손상을 분석하였다.

This study presents application of behavior monitoring system of a tall building with TLCD (Tuned Liquid Column Damper). The TLCD is installed on a 64-story, 237m building in incheon, and monitoring system consists of an anemometer, accelerometers, water gauges, and internet-based data logging system.

초고층 구조물에 대한 모니터링 시스템은 건물에 가해지는 외력 및 노후화에 따른 건물의 성능 저감에 대비하여 건물의 상태를 객관화하기 위한 건물의 동특성의 실시간 감시를 포함한다. 그 결과로 모니터링 시스템은 Fig. 1과 같이 사용자의 안전 및 사용성을 보장하고 장기적으로 생애 주기 측면의 비용 감소를 지향한다. 이러한 모니터링의 구성 항목으로는 크게 세 가지로 구분될 수 있는데 1) 구조물의 외력, 2) 구조물 자체의 반응, 그리고 3) 구조물 내 설치되는 장치에 대한 모니터링이 있으며, 포스코건설 송도사옥 모니터링은 그 목적에 따라 상기 각 항목들에 대하여 계측을 실시하여 풍진동에 대한 건물의 거동을 모니터링 하는데 있다.

본 연구는 구조해석 프로그램 MIDAS-Gen을 사용하여 80층 건물의 구조분야에 대한 계획설계를 실시한 후에 캡 트러스가 설치된 초고층건물의 아웃리거 구조의 최적위치에 대하여 연구하는 것을 목적으로 하였다. 이 논문에서 구조해석의 주요한 변수는 아웃리거 위치와 주요한 구조요소 (아웃리거, 외곽기둥, 전단벽 등)의 강성이다. 캡 트러스가 설치된 초고층건물의 아웃리거 구조의 최적위치를 찾기 위하여초고층건물의 구조설계에서 가장 중요하게 고려해야하는 요소의 하나인 최상층의 수평변위를 분석하고 고찰하였다. 본 연구의 결과, 아웃리거 위치와 아웃리거, 외곽기둥, 전단벽과 같은 주요한 구조요소의 강성은 최적의 아웃리거 위치에 영향을 주는것으로 나타났다. 그리고 본 연구의 결과는 초고층건물의 수평변위를 최소화시키는 최적의 아웃리거 위치를 결정할 수 있는 기본적인 엔지니어링 자료를 제공하는 것으로 나타났다.