The ductility of the system based on the capacity of each structural member constituting the seismic force-resisting system is a significant factor determining the structure’s seismic performance. This study aims to provide a procedure to supplement the current seismic design criteria to secure the system’s ductility and improve the seismic performance of the steel ordinary moment frames. For the study, a nonlinear analysis was performed on the 9- and 15-story model buildings, and the formation of collapse mechanisms and damage distribution for dynamic loads were analyzed. As a result of analyzing the nonlinear response and damage distribution of the steel ordinary moment frame, local collapse due to the concentration of structural damage was observed in the case where the influence of the higher mode was dominant. In this study, a procedure to improve the seismic performance and avoid inferior dynamic response was proposed by limiting the strength ratio of the column. The proposed procedure effectively improved the seismic performance of steel ordinary moment frames by reducing the probability of local collapse.

본 연구에서는 철근콘크리트 모멘트골조의 보-힌지 붕괴 기구를 유도하기 위한 유전자알고리즘 기반의 최적내진설계기법을 제시 한다. 제안하는 기법은 두 가지의 목적함수을 사용한다. 첫 번째는 구조물의 비용을 최소화하는 것이고, 두 번째는 구조물의 에너지소 산능력을 최대화하는 것이다. 제약조건은 기둥과 보의 강도조건, 기둥-보 휨강도비 최소 조건, 기둥의 소성힌지 발생 방지조건 등이 사용된다. 부재의 강도 평가를 위해 선형정적해석이 수행되고, 에너지소산능력과 소성힌지 발생여부를 평가하기 위해 비선형정적해 석이 수행된다. 제안하는 기법은 4층 예제 구조물에 적용되었으며, 보-힌지 붕괴 기구를 유도하는 설계안이 얻어지는 것을 확인하였 다. 획득된 설계안의 기둥-보 휨강도비를 분석한 결과, 그 값은 기존 내진 기준에서 제시하는 값보다 큰 것으로 나타났다. 보-힌지 붕괴 모드를 유도하기 위해서는 보다 더 강화된 전략이 필요하다.

본 연구에서는 철근콘크리트 모멘트골조의 보-힌지 붕괴 기구를 유도하기 위한 유전자알고리즘 기반의 최적내진설계기법을 제시 한다. 제안하는 기법은 두 가지의 목적함수을 사용한다. 첫 번째는 구조물의 비용을 최소화하는 것이고, 두 번째는 구조물의 에너지소 산능력을 최대화하는 것이다. 제약조건은 기둥과 보의 강도조건, 기둥-보 휨강도비 최소 조건, 기둥의 소성힌지 발생 방지조건 등이 사용된다. 부재의 강도 평가를 위해 선형정적해석이 수행되고, 에너지소산능력과 소성힌지 발생여부를 평가하기 위해 비선형정적해 석이 수행된다. 제안하는 기법은 4층 예제 구조물에 적용되었으며, 보-힌지 붕괴 기구를 유도하는 설계안이 얻어지는 것을 확인하였 다. 획득된 설계안의 기둥-보 휨강도비를 분석한 결과, 그 값은 기존 내진 기준에서 제시하는 값보다 큰 것으로 나타났다. 보-힌지 붕괴 모드를 유도하기 위해서는 보다 더 강화된 전략이 필요하다.

본 논문에서는 철근콘크리트 골조를 주 대상으로 하여 설계 및 시공 전 과정에 대한 디지털전환 전략과 기술개발에 대하여 기술하 였다. 건설 현장의 BIM 도입과 디지털 전환이 기대만큼 활성화되지 않는 중요원인을, 모델링 솔루션을 이용한 설계모델 구축의 생산 성과 후속 프로세스에서 요구하는 필요충분한 정보를 제공하는 완성도에서 찾을 수 있다. 특히 방대한 양의 상세설계 모델 구축에 소 요되는 과도한 노력과 단순반복 작업 과정에서 발생할 수 있는 인적 오류에 의한 정확성 결여는 건축 프로젝트의 디지털 전환 실현을 위하여 해결되어야 할 기술적 장벽이다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 철근콘크리트 골조 공사를 대상으로 디지털전환과 현장적용 을 목표로 이를 실현하기 위한 개념적 전략 수립과 기술개발 사례에 대하여 기술하였다. 이를 위하여 시공 단계에서 필요한 상세설계 정보를 포함하는 건물골조 상세설계 BIM 모델링 기술개발 결과를 제시하고, 특히 배근상세설계 등 반복성이 높은 상세설계 업무를 자동화하여 기본설계 2D CAD 도면에서 출발하여 3D BIM 모델을 구축하고 상세설계 BIM 모델을 생성한 후 이를 활용하기 위한 플 랫폼 구축까지의 프로세스를 완성하였다. 제시된 자동화기술과 현장관리 플랫폼에 의한 프로세스는 CAD 도면 기반의 전통적 건설 프로세스를 대체하기 위해 요구되는 업무 생산성과 기술적 정보 완성도를 확보한 것으로 평가되었다.

편심가새골조(EBF)의 역량설계법에 의하면, 링크가 완전항복 및 변형경화 상태일 때 기둥, 링크외부보, 가새(비소산 부재)는 탄성 거동해야 한다. 현행 AISC 341은 역량설계에 필요한 변형도경화계수(SHF)를 1.25로 제시하고 있으나, 실제로 건물이 고층 규모일수 록 모든 링크가 이처럼 동등한 수준의 초과강도에 도달할 가능성은 매우 낮아진다. 본 연구에서는 링크의 SHF를 정밀하게 예측하는 방법을 제안함으로써, 역량설계법의 목적을 달성하면서 구조물량을 절감하고자 하였다. 제안한 방법의 효과를 검증하기 위해 선형해 석을 2회 수행하여 SHF를 예측하고, 이를 비선형 해석결과와 비교하였다. 다음으로 비선형 해석에 의한 응답을 분석하여 구조물의 한 계상태에서 비소산 부재들의 항복 여부를 확인하였다. 그 결과, 본 연구의 방법으로 설계된 구조물은 링크의 SHF를 정확히 예측함으 로 인해 물량이 큰 폭으로 절감되었으며, 비소산 부재들도 모두 탄성상태를 만족하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 철골편심가새골조 시스템을 대상으로 다목적최적화기법을 통해 설계를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 최적화 설 계를 위해 유전 알고리즘의 일종인 NSGA-II를 활용하였다. 여기서, 목적함수는 이율배반적 관계를 갖는 구조물량과 층간변위로 하여 최소화되고, 제약조건에는 구조기준에서 요구하는 내력비, 링크의 회전각 등을 포함하였다. 제약조건은 최적화 알고리즘 내에서 각 항목을 위반할수록 목적함수 값을 크게 증가시키는 벌금함수의 형태를 가지고 있다. 설계기준에서 EBF 시스템의 설계규정은 링크 부재만 항복이 허용되며 나머지 부재는 링크 항복 시 발생되는 부재력을 탄성상태에서 견디도록 의도한 역량설계법에 기초한다. 그러나 최적화를 통해 도출된 결과 중 일부는 구조기준의 설계조항은 만족하지만 특정층 링크에 소성변형이 집중되어 연약층을 형성함 으로써 기준에서 의도하는 역량설계의 원칙을 위배하는 결과가 나타났다. 이를 해결하기 위해 모든 링크의 전단 초과강도계수 중 최 대값이 최소값의 1.25배를 넘지 않도록 하는 제약식을 추가하였다. 새로운 제약식을 추가한 경우 모든 최적해는 설계기준과 역량설계의 원칙을 준수하는 것으로 나타났다. 모든 설계안에서 보 경간에 대한 링크의 길이비는 전단링크의 범주에 해당하는 10% ~ 14%였다. 전체적으로 설계안들은 링크의 초과강도 계수비가 가장 지배적인 제약으로 작용하였으며, 구조기준의 요구사항 중 층간변위와 내력비 등의 항목에서 허용치에 비해 매우 보수적으로 설계되었다.

In seismic design standards such as KDS 41 17 00 and ASCE 7, three procedures are provided to estimate seismic demands: equivalent lateral force (ELF), response spectrum analysis (RSA), and response history analysis (RHA). In this study, two steel special moment frames (SMFs) were designed with ELF and RSA, which have been commonly used in engineering practice. The collapse probabilities of the SMFs were evaluated according to FEMA P695 methodology. It was observed that collapse probabilities varied significantly in accordance with analysis procedures. SMFs designed with RSA (RSA-SMFs) had a higher probability of collapse than SMFs designed with ELF (ELFSMFs). Furthermore, RSA-SMFs did not satisfy the target collapse probability specified in ASCE 7-16 whereas ELF-SMFs met the target probability.

우리나라의 바람은 계절풍, 태풍, 저기압 전선풍으로 나눌 수 있다. 또한 우리나라는 산지가 많고 삼면이 바다로 둘러싸인 지 리적인 특성도 갖고 있다. 이로 인해 각 지역의 풍향마다 풍속이 균일하게 불어오지 않는다. 내풍설계 시 사용하는 풍속은 건축구조기 준에 규정된 100년 재현기대풍속을 전풍향에 대해 동일하게 사용한다. 이 값은 풍향을 고려하지 않기 때문에 다소 보수적인 설계가 될 수 있다. 이 연구에서는 10개 지역을 대상으로 16풍향에 대한 분풍속을 수집하여 풍향별 100년 재현기대풍속을 산출하였다. 기상청에 서 수집한 자료를 균질하게 하기 위해 풍향별로 유효높이를 고려하였고, 지표면조도구분을 하는 방법으로 가스트계수방법과 목측방법을 사용하였다. 풍향별 100년 재현기대풍속을 산정하기 위한 확률분포는 Gumbel분포를 사용하였고, 경험적 초과확률로는 Hazen방법 을 이용하였으며, Gumbel분포와 Hazen방법의 적합성은 적합성평가함수에 의해 판단하였다. 이것을 토대로 각 지역의 풍향계수를 산출하였고, 풍향계수의 비교를 통해 지역별, 풍향별 풍속의 특성을 파악하였다.

In this paper, it is covered in detail the process of generating structural alternatives with geometry change and its optimization by StrAuto. The main roof structure of the Exhibition Center is modelled parametrically and the optimal alt is derived by observing volume changes according to geometry change of main roof truss. Existing studies performed optimization process through sections and properties due to the limitations of shape change, but this study have meaning of performing the optimization with geometry changes which is the most critical skills of StrAuto. By the process of securing a sufficient margin by geometry changes and reducing volume with the optimization of sections, despite of a partial optimization of large space structure, it could be reduced by 11.7% of the total volume.

This paper presents the resizing method of columns and beams that considers column-to-beam strength ratios to simultaneously control the initial stiffness and ductility of steel moment frames. The proposed method minimizes the top-floor displacement of a structure while satisfying the constraint conditions with respect to the total structural weight and column-to-beam strength ratios. The design variable considered in this method is the sectional area of structural members, and the sequential quadratic programming(SQP) technique is used to obtain optimal results from the problem formulation. The unit load method is applied to determine the displacement participation factor of each member for the top floor lateral displacement; based on this, the sectional area of each member undergoes a resizing process to minimize the top-floor lateral displacement. Resizing members by using the displacement participation factor of each member leads to increasing the initial stiffness of the structure. Additionally, the proposed method enables the ductility control of a structure by adjusting the column-to-beam strength ratio. The applicability of the proposed optimal drift design method is validated by applying it to the steel moment frame example. As a result, it is confirmed that the initial stiffness and ductility could be controlled by the proposed method without the repetitive structural analysis and the increment of structural weights.

Seismic design of braced frames that simultaneously considers economic issues and structural performance represents a rather complicated engineering problem, and therefore, a systematic and well-established methodology is needed. This study proposes a multi-objective seismic design method for an inverted V-braced frame with suspended zipper struts that uses the non-dominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II). The structural weight and the maximum inter-story drift ratio as the objective functions are simultaneously minimized to optimize the cost and seismic performance of the structure. To investigate which of strength- and performance-based design criteria for braced frames is the critical design condition, the constraint conditions on the two design methods are simultaneously considered (i.e. the constraint conditions based on the strength and plastic deformation of members). The linear static analysis method and the nonlinear static analysis method are adopted to check the strength- and plastic deformation-based design constraints, respectively. The proposed optimal method are applied to three- and six-story steel frame examples, and the solutions improved for the considered objective functions were found.

본 연구에서는 철골모멘트골조의 보-힌지 붕괴모드를 유도하는 최적 내진설계기법을 제안한다. 이는 유전자알고리즘을 사용하며, 기둥의 소성힌지 발생을 억제하는 제약조건을 설정하여 보-힌지 붕괴모드를 유도한다. 제안하는 기법은 구조물량를 최소화하고 에너지소산능력을 최대화하는 목적함수를 사용한다. 제안하는 기법은 9층 철골모멘트골조 예제 적용을 통해 검증한다. 예제 적용을 통해 철골모멘트골조의 보-힌지 붕괴모드를 유도하기 위해 요구되는 기둥-보 강도비를 평가한다. 패널존에 대한 3가지 모델링 기법을 각각 적용하여 모델링 조건에 따른 휨강도비 영향이 추가적으로 검토된다.

The interest for the stability of the structures against earthquake, which is increasing recently, is rapidly increasing. But, currently, school buildings among the reinforced concrete(RC) structures in Korea are not designed with seismic design or there are many cases of being designed with the old seismic design code, so it is estimated to have not only lives but also a great deal of economic damage are likely to occur when an earthquake occurs. In this study, proposed horizontal friction system(HFS) with rotary friction damper installed as a method to reinforce strength and hardness and to increase ductility for the low story structure of 5 stories or lower such as school buildings. For the seismic retrofitting design with horizontal friction system in which rotary friction damper is installed, Peak displacement response ratio according to elastic and inelastic behavior and ductility demand is calculated to decide elastic stiffness and strength of the HFS, design model and procedure to decide the capacity of HFS thereof is decided, and the feasibility and performance are reviewed through pushover analysis.

Recent projects for transferring Public Office buildings and estimation of appropriate construction expense are highly important for both government and construction firms. Moreover, estimation and management of construction expense can be regarded as extremely important duties for effective execution of a national budget as nation’s finance is invested in the Public office building projects progressed by the government. To progress one project for Public office building, not only the organization demanding the project but also an investment screening organization, a budget-managing organization, a feasibility assessment institution and many other related organizations participate in the project and a lot of decisions arisen from the project operation are made on the basis of construction expenses calculated for relevant stages. And estimation of rational construction expense is also critical for designers in order to create design within the fixed budget simultaneously with securing the quality and efficiency of structures to the maximum. Therefore this research suggested an improvement process to analyze problems in current construction expense management process and to administer the construction expenses effectively.

중진 지역에 있는 RC 골조의 횡하중에 대한 설계에서 저층부에 있는 보와 기둥의 강도는 상층부의 강도보다 커야만 한다. 그러나 횡하중에 대한 보의 설계 모멘트를 골조의 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로 재분배 시킬 수 있고 그 결과 모든 보의 강도를 같게 할 수 있다. 본 논문은 최대한 많은 층의 보 휨 강도를 동일하게 만들기 위한 수직방향 보 모멘트 재분배의 영향을 살펴보는데 있다. 2경간-6층 RC 골조를 수직방향 모멘트 재분배를 고려한 경우와 고려치 않은 경우로 각각 설계하고 이들의 내진성능을 정적 비선형 한계하중 해석법과 동적 비선형 시간이력 해석법을 이용하여 구하였다. 해석결과 수직방향으로 보의 모멘트를 재분배하면 재분배 한 크기만큼 증가된 연성도를 요구하지만, 이 추가적인 요구는 상세설계가 잘된 RC 부재의 연성도 능력보다 작다.

본 연구에서는 복강판-모듈러 시스템과 같이 구조 기준에 명시되지 않은 새로운 시스템의 반응수정계수를 산정하는 절차를 제안하였다. 기본 개념은 구조성능 실험결과를 바탕으로 모델링 된 시스템의 비선형 정적 해석 곡선으로부터 세부 구성요소인 초과강도계수와 연성계수의 도출하고, 단자유도 시스템으로 간주하고 평가된 반응수정계수를 다자유도 동적 거동을 고려한 다자유도 밑면전단 수정계수로 수정하여 시스템의 최종적인 반응수정계수를 결정하는 것이다. 제안한 절차에 따라 이중골조시스템으로 설계된 2층부터 5층까지의 복강판-모듈러 시스템에 대해 평가한 결과, 최종적인 반응수정계수는 5층(층고 4m기준)을 복강판-모듈러 시스템의 적용 가능한 층수의 상한으로 하여 4로 결정하는 것이 타당할 것으로 판단하였다.

현재 국내 철골 모멘트골조 접합부는 대부분 공장제작으로 품질관리가 잘 이루어져 연성능력이 상당한 수준이다. 문헌에 의하면 국내 접합부는 미국 철강협회에서 철골 중간모멘트골조에 대해 제시한 성능 기준을 충분히 만족하고 있다. 그런데 이전 설계기준인 KBC2005에서는 철골모멘트골조에 연성모멘트골조 하나만을 제공하였으나 현 KBC2009 기준은 보통, 중간, 특수모멘트골조로 다양하게 제공하고 있다. 여기서 국내 접합부 형식을 그대로 사용했을 때 어떤 시스템이 적합한지 조사할 필요성이 있다. 따라서 본 연구에서는 KBC2005의 연성모멘트골조와 KBC2009의 중간모멘트골조의 거동을 비교하여 국내에 적합한 설계 방법을 찾고자 하였다. 연구 결과 기존 연성모멘트골조의 설계 계수를 따르더라도 성능목표를 충분히 만족하는 것으로 나타났다.

현행 내진설계기준에서 RBS-B 접합부는 오직 중간모켄트골조(IMF) 시스템에서만 사용이 허용된다. 본 연구는 현행설계규준에 따라 설계한 RBS-B 접합부를 갖는 철골 모멘트골조 시스템의 내진성능평가를 수행하였다. 이를 위하여 층수(3층, 6층, 9층), 경간너비(6m, 9m), 내진설계범주(SDC C_{max}, SDC C_{min})으로 구성된 12개의 RBS-B접합부를 갖는 철골모멘트골조 건물을 설계하였고 RBS-B 접합부의 비선형 이력거동을 잘 모사하는 접합부 모델을 개발하였다. 설계된 대상골조는 ATC-63에 의해 개발된 내진성능평가방법에 따라 내진성능평가를 수행하였다. 또한 본 연구는 저자가 이전연구에서 제안한 새로운 설계법에 따라 설계된 IMF 시스템의 내진성능평가를 수행하였다. 그 결과 현행규준에 따라 설계한 몇 개의 대상골조가 적절한 붕괴여유비를 보유하지 못하였다. 반면에 새로운 설계절차에 따라 설계된 대상골조는 적절한 붕괴여유비를 보유하였다.

본 연구에서는 기둥을 관통하는 슬래브 하부 철근이 중력하중만으로 설계된 포스트텐션 플랫플레이트 골조의 내진성능에 미치는 영향을 평가하였다. 중 약진 지역에서 건물은 흔히 중력하중만을 고려하여 설계되고 있다. 본 연구에서는 중력하중으로 설계된 PT 플랫플레이트 골조의 내진성능에 집중되고 있다. 이를 위하여, 3,6,9층 PT 플랫플레이트 골조는 중력하중만으로 설계하였다. 철근콘크리트 플랫플레이트 골조에서는 취성적인 붕괴를 예방하기 위해서는 기둥을 관통하는 연속된 슬래브 하부철근이 위치하여야 한다. 그러나 PT 플랫플레이트 골조에서는 슬래브 하부 철근에 대해 ACI 318-05에서는 특별한 언급이 없기 때문에 흔히 생략하고 있다. 본 연구는 대산건물을 비선형 시간이력해석 으로 골조 모델의 내진성능에 대해 평가한다. 비선형 시간이력해석은 6개의 지진과 2개의 다른 위험수준 (475, 2475년 주기), 3개의 다른 지역 (보스턴, 시애틀, LA)을 사용하였다. 해석모델은 PT슬래브-기둥 접합부의 파괴 메카니즘과 비선형 거동을 살펴보기 위해 개발되었다. 본 연구는 중력하중으로 설계된 PT 플랫플레이트 골조가 몇몇 내진저항 능력을 보여주고 있다. 또한, PT 플랫플레이트 골조의 내진성능은 기둥을 관통하는 슬래브 하부철근이 위치할 때 눈에 띄게 향상되었다.