기둥 전단변형에 대한 고려가 철골 특수모멘트골조의 붕괴위험도 평가에 미치는 영향

Abstract

내진 성능 평가를 수행하기 위하여 사용되는 비선형 수치 해석 모델은 일반적으로 구조 부재 및 시스템의 거동에 기반하여 구축된다. 기둥 구조 부재에서 발생하는 전단 변형은 일반적으로 구조부재 또는 시스템의 비탄성 영역에서 큰 의의를 갖지 못하는 것으로 간주되었다. 그러나 전단 변형을 포함한 횡 변위의 증가는 구조 부재의 손상의 정도나 붕괴의 시점에 주요한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 기둥 구조 부재의 경우 기둥에 대한 수치 해석 모델에 전단 변형에 대한 고려를 포함하는 것은 구조물의 응답을 예측하는 데 중요한 영향을 미칠 수 있는 주요 요소로 볼 수 있다. 본 연구의 목표는 철골 특수모멘트골조의 붕괴 위험도에 기둥의 전단 변형이 미치는 영향을 평가하는 것이다. 이를 위하여 기둥의 전단 변형의 고려 유무에 따른 수치 해석 모델을 구축하였다. 기둥의 전단 변형은 철골 특수모멘트골조의 전단 강성에 주요한 영향을 미쳤으며, P-Delta 효과에 기인한 모멘트 요구를 증가시켰다. 이러한 모멘트 요구의 증가는 지진 하중에 대한 철골 특수모멘트골조의 붕괴 메커니즘에 영향을 미쳤으며, 또한 전단 변형에 대한 고려를 배제하는 것은 철골 특수모멘트골조의 붕괴 위험도에 대한 과소평가를 야기할 수 있다.

Nonlinear numerical models to be used for seismic performance evaluation are generally constructed based on measured seismic behavior ofstructural members and systems. The shear deformation in a column member has been typically considered insignificant in the inelastic range. However, an increase in lateral drifts due to the inclusion of shear deformation may impact the degree of damage in structural members andthe onset of collapse. Therefore, for a column member, it is important to include the shear deformation in column numerical models as itcan have a significant impact on predicting the structure’s response. The aim of this study is to evaluate the effect of column sheardeformation on the collapse risk of steel special moment frames (SMFs). Numerical models were constructed with and without consideringcolumn shear deformation. It was shown that column shear deformation had a significant effect on the lateral stiffness of the steel SMFs andincreased in moment demand due to the P-Delta effect. Such increase in moment demands could affect the collapse mechanism of steelSMFs under seismic loads. Without considering the shear deformation, the collapse risk of SMFs may be also underestimated.