Restraints of Branch Lines are used as earthquake-resistant support devices for fire-fighting pipes along with sway brace devices. The central types are aligned and fixed in a straight line with center of the pipe, but the eccentric types are fixed to on side of the pipe, so a bending moment occurs. In this study, three specimens each of central type and eccentric type were installed at an angle of 45° from the vertical and a monotonic compression load of 1340N was applied. All central type samples satisfied 17.8mm of the allowable displacement, but all eccentric type samples failed to meet the target load and buckled. Therefore, when considering the performance of eccentric type restraints, both compressive load and bending moment must be considered. Even through material mechanics calculations, the yield stress of eccentric type - 3/8 inch all threaded steel bolt - exceeds 320Mpa of the allowable stress. A experiment standards need to be established for eccentric type restraints.

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 the Korean Building Code (KBC), the Design Eccentricity involves the torsional amplification factor (TAF), and the inherent and accidental eccentricities. When a structure of less than 6-stories and assigned to seismic design category C or D is designed using equivalent static analysis method, both KBC-2006 and KBC-2009 use the TAF but apply different calculation methods for the of design eccentricity. The design eccentricity in KBC-2006 is calculated by multiplying the sum of inherent eccentricity and accidental eccentricity at each level by a TAF but that in KBC-2009 is calculated by multiplying only the accidental eccentricity by a TAF. In this paper, the damage indices of a building with planar structural irregularity designed by different design eccentricities are compared and the relationship between the earthquake damage and design eccentricity of the building is evaluated. On the basis of this study, the increment of design eccentricity results in the decrement of final eccentricity and global damage index of structure. It is observed that design eccentricity in KBC-2006 reduces the vulnerability of torsional irregular building compared to design eccentricity in KBC-2009.

지진하중에 의해 발생하는 비정형 건물의 피해를 줄이기 위하여 내진설계기준에서는 비틀림 증폭계수를 도입하였다. 이 계수는 내진설계기준에 따라 다르게 적용되었으며 같은 시기의 설계기준에서조차 다르게 적용되었다. 본 연구에서는 서로 다른 설계편심으로 설계된 건물의 최종 정적편심의 크기, 연약단부의 횡강성과 비틀림 강성비를 비교하였다. 비틀림 증폭계수가 증가할수록 연약단부의횡강성이 증가하여 건물의 최종 정적편심의 크기는 감소하였으나 이 계수가 최대값 3.0에 도달한 이후부터 건물의 최종 정적편심의 크기는 다시 증가하였다. 우발편심과 정적편심의 합에 비틀림 증폭계수를 곱하여 구한 설계편심으로 설계된 건물의 최종 정적편심의 크기는수직부재의 위치에 따라 0 또는 음수로 측정되었다.

건물의 실제 편심은 일반적으로 계산된 값과 상당히 다르며, 정형 건물도 비틀림의 영향을 받는다. 질량분포의 비대칭성과 수직축에 대한 지반의 회전요소와 같은 요인들의 영향을 고려하고, 비틀림 비정형 건물의 취약성을 줄이기 위하여 내진설계규준에서는 우발편심과 비틀림 증폭계수를 도입하였다. 본 연구에서는 정형건물의 다양한 형상비와 평면중심으로부터의 부재위치에 따른 비틀림 증폭계수의 영향 및 이 계수에 영향을 미치는 요인을 확인하였고 보통암 지반에 위치한 다양한 편심과 형상비를 갖는 비선형 철근콘크리트 단층모델을 이용하여 비틀림 증폭계수를 검증하였다. 비선형 정적해석과 시간이력해석을 이용하여 구한 연약단부의 최대 정적변위와 동적변위는 비교적 일치하였으나 최대 정적비틀림과 동적비틀림의 차이는 편심크기가 작을수록 크게 나타났다. 1차 설계편심에 비틀림 증폭계수 적용유.무에 따라 연약단부 부재의 밑면전단력 증가가 미비하여 최대 정적변위의 증가비가 크지 않다.

본 논문에서는 구조물의 안전성과 경제성을 함께 도모하도록 하기 위하여 모드 해석법을 이용하여 비틀림 거동을 하는 구조물의 동적 거동을 정적 하중으로 치환할 경우에 대한 횡하중 중심점을 가정하고, 횡하중 중심점과 구조물의 강도 중심을 일치시키도록 구조물의 설계 편심을 조절하는 방법을 제안한다. 그리고 제안된 방법에 의해 구조물을 설계하였을 경우, 다른 내진 기준에 의해 설계된 구조물과 비교하여 지나친 추가 연성도를 요구하지 않는다는 것을 보여준다.