이 논문은 부분공간 시스템 확인기법을 이용하여 전단빌딩의 강성행렬과 부재의 강성을 추정하는 기법을 소개한다. 시스템 행렬은 입력-출력 데이터로 구성된 행켈행렬을 LQ 분해와 특이치 분해를 통해 추정한다. 추정된 시스템 행렬은 닮음 변환을 통해 실제 좌표축으로 변환하고, 변환된 시스템 행렬로부터 강성행렬을 계산한다. 추정된 강성행렬의 정확성과 안정성은 행켈행렬의 크기에 따라 변한다. 전단빌딩의 기저 유한요소 모델을 이용하여 행켈행렬의 크기에 따른 강성행렬의 추정오차 곡선을 구한다. 오차 곡선을 이용하여 목표 정확도 수준에 부합하는 행켈행렬의 크기들을 결정한다. 이렇게 선택된 행렬의 크기들 중에서 부분공간 시스템 확인의 계산비용을 고려하여 보다 적절한 행렬의 크기를 결정할 수 있다. 결정된 크기의 행켈행렬을 이용하여 강성행렬을 추정하고 추정된 강성행렬로부터 부재의 강성을 추정한다. 제안된 방법을 손상 전후의 5층 전단빌딩 수치 예제에 적용하여 타당성을 검증한다.

현재 국내에서는 아파트 건물을 짓는데 벽과 바닥판으로만 이루어진 벽식 구조형식을 많이 사용하고 있다. 이러한 고층 아파트건물을 해석하기 위해서 ETABS나 MIDAS/BDS 같은 상용프로그램이 주로 사용되고 있다. ETABS는 해석상의 편의를 위하여 바다판을 강막으로 가정하여 모형화 하고 바닥판의 휨강성은 고려하지 않고 있다. 이러한 가정은 프레임 구조물을 해석할 때에는 합리적이라고 할 수 있다. 그러나 벽식 구조물은 바닥판의 휨강성이 전체 구조물의 횡방향 강성에 큰 영향을 미치므로 바닥판의 휨강성을 고려하지 않으면 전체 구조물의 강성을 과소평가하게 된다. 따라서 바닥판을 판요소로 세분하여 모형화 하는 것이 필요하다. 그러나 이때 많은 양의 해석 시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 부분구조법과 행렬응축기법을 사용하여 해석 시간과 컴퓨터 메모리의 사용을 줄이면서도 바닥판의 휨강성을 효율적으로 해석할 수 있는 해석 기법을 제안하였고 예제를 통하여 검증하였다.

When the SC structure is partially applied to a nuclear power plant building, an RC-SC connection part is generated between the SC wall and the RC slabs or RC walls. If the difference in flexural stiffness between the RC part and the RC-SC connection part is large, compressive failure of the concrete near the RC-SC connection part may occur. In this study, the flexural stiffness relaxation design such as the approach slab concept was applied and the fracture behavior was analyzed using finite element analysis. As a result, it was confirmed that concrete cracks near RC-SC connection part were reduced when flexural stiffness relaxation design is applied.

전단벽식 구조물의 내진설계 시 강막가정을 적용한 모델의 횡변위 응답은 실제 거동과 무시할 수 없는 차이를 발생함으로 휨강성을 포함한 바닥판의 모형화 여부가 구조물의 거동에 어떠한 영향을 미치는가에 대한 연구가 요구된다. 전형적인 15층 판상형 전단벽식 아파트를 예제구조물로 선정하여 MIDAS-ADS2008 프로그램을 이용하여 강막가정을 적용한 RD모델, 바닥판을 모형화하여 면외 강성을 고려한 DB모델 그리고 면내외 강성을 고려한 SRC모델을 대상으로 해석하였다. KBC2005 기준을 이용하여 등가정적해석과 응답스팩트럼 해석에 의한 지진하중에 대한 3개의 모델의 응답을 비교분석하였다. 바닥판의 강성비를 10%, 30% 및 50% 삼단계로 적용하여 각 단계별 비교 값으로 각 모델의 횡적거동의 차이를 분석하였다.