모듈러 건축물의 내진성능평가를 위한 실험방법 연구
Experimental method study for seismic performance evaluation of modular buildings
- 주제(키워드) 모듈러 건축 , 내진성능 , 구조성능실험 , 비선형 해석 , 최대 저항 횡하중
- 주제(DDC) 720
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 조봉호
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 스마트융합건축학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000033794
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
모듈러 건축이란 블록 형태의 3차원 구조체에 벽체, 바닥, 설비 등 건축물의 일부 또는 전부를 공장에서 제작하고 현장에서 조립하는 건축시스템을 의미한 다. 모듈러는 공기 단축, 품질 확보, 재사용 가능 등의 측면에서 새롭게 주목 받는 OSC 기술 중 하나이다. 국내에서도 학교, 기숙사 등 모듈러에 대한 시도 가 계속되고 있으며, 2020년 이후 정부의 그린스마트스쿨 정책이 실행됨에 따 라 임시 교사를 목적으로 한 모듈러 수주가 증가하였다. 국내 대부분의 모듈 러 건축물이 4층 이하의 저층 건축물이었으나, 최근 대기업의 시장 참여로 인 해 모듈러 건축물의 시장은 중고층 건축물로 확대되고 있는 추세이다. 모듈러 의 공기 단축의 효과를 극대화하기 위해서 가장 중요한 것은 현장 작업량 최소화이다. 이는 모듈 간 접합 방식과 매우 밀접한 관련이 있기 때문에 접합 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 새로 개발한 접합시스템을 실제 로 적용하기 위하여 제안한 접합부에 대한 구조성능검토가 필요하다. 하지만, 모듈러 접합부의 구조성능 실험방법에 대한 보편화된 기준이 존재하지 않는 실정이며, 기존 실험 사례에 따르면 매우 다양한 방법으로 성능 실험이 진행 되고 있다. 전체 건축물을 대상으로 실험을 진행하는 것이 가장 정확한 결과 를 얻을 수 있는 실험 방법이지만, 이는 현실적으로 불가능하기 때문에 실제 와 최대한 유사한 결과를 얻기 위하여 적절한 실험체 구성이 필수적이다. 본 연구에서는 중고층 건축물 프로토타입을 한 가지 설정하여 횡력가력 시 의 중고층 건축물의 거동을 분석하였다. 또한 그 결과를 바탕으로 적절한 실 험체 선정을 위해 기존 실험 사례를 조사하였다. 실험체의 형태에 따라 모듈 단위 실험, 2D 프레임 단위 실험, 접합부 단위 실험으로 실험 유형을 구분하 였으며, 실험 유형별 결과를 분석하고자 모듈당 최대 저항 횡하중 개념을 도 입하였다. 이때 모듈당 최대 저항 횡하중 산정 방법의 타당성을 분석하고자 실험체 유형별 비선형해석을 진행하였으며, 기존 실험 사례 중 실험체 유형만 을 변수로 진행한 사례에 대해 분석하였다. 분석 결과 모듈당 최대 저항 횡하 중의 산정 방법이 타당하며, 횡력 가력 방법, 부재 지점 조건 등의 실험 조건 이 최대 저항 횡하중에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 부분 실험만 으로 전체 거동을 파악하기 위해서는 적절한 실험 세팅이 요구된다. 따라서 본 논문에서 제시한 모듈당 최대 저항 횡하중을 적용할 경우 6장에서 제시하 는 실험방법에 따라 실험을 진행할 것을 권장한다.
more초록/요약
Modular building refers to a building system where various components, such as walls, floors, and ceiling, are manufactured in a factory and then assembled on-site to create a three-dimensional structure. This method is gaining attention for its ability to reduce construction time, ensure quality, and enhance reusability. In Korea, there's a growing trend of utilizing modular building for schools and dormitories, particularly with the surge in orders for temporary classrooms under the Green Smart School policy implemented by the government since 2020. While modular buildings in Korea have mainly been low-rise structures of four stories or less, the market is expanding to mid-rise buildings, thanks to the involvement of large companies. The key to maximizing the efficiency of modular construction lies in minimizing on-site work. This emphasizes the importance of the joining systems, prompting active research in this area. However, there's a lack of a standardized approach for testing the structural performance of modular joints, and existing experimental cases exhibit a variety of testing methods. While conducting experiments on entire buildings would yield the most accurate results, it's impractical. Hence, organizing appropriate test subjects that closely mimic real-world scenarios becomes crucial. In this study, a prototype of a mid-rise building was set up to analyze the behavior of a mid-rise building under lateral force. Additionally, based on the results, existing experiments were investigated to select appropriate specimens. Test types are classified into module tests, 2D frame tests, and joint tests based on the form of the test object. The concept of maximum resistance lateral load per module is introduced to analyze the results of each test type. The feasibility of this calculation method is examined through nonlinear analyses, considering different test objects. The analysis reveals the validity of the maximum resistance lateral load per module calculation method, highlighting the influence of experimental conditions such as lateral force method and member point condition on the results. In conclusion, applying the presented maximum resistance lateral load per module requires careful consideration of experimental settings. Therefore, when applying the maximum resistance lateral load per module presented in this paper, it is recommended to conduct experiments according to the experimental method presented in Chapter 6.
more목차
제 1장 서 론 1
1.1. 연구의 배경 및 목적 1
1.2. 연구의 범위 및 방법 5
제 2장 이론적 고찰 6
2.1. 모듈러 건축의 정의 6
2.2. 건축물의 내진설계 14
2.3. 모듈러 건축물 내진성능실험 관련 선행연구 고찰 17
제 3장 비선형 구조 해석을 통한 모듈러 건축물의 지진거동 분석 19
3.1. 모듈러 건축물의 구조 설계 19
3.2. 비선형 해석을 통한 지진거동 분석 28
제 4장 모듈러 건축물의 내진성능실험 사례 분석 32
4.1. 모듈러 건축물의 내진성능평가 실험 개요 33
4.2. 주요 실험 사례요약 36
4.3. 모듈 단위 실험 사례 40
4.4. 2D 프레임 단위 실험 사례 53
4.5. 접합부 단위 실험 사례 (외부접합부) 64
4.6. 접합부 단위 실험 사례 (내부접합부) 91
4.7. 소결 111
제 5장 모듈러 건축물의 내진성능실험 사례 분석 및 해석적 평가 112
5.1. 최대 저항 횡하중 정의 112
5.2. 실험 유형별 비선형 해석을 통한 모듈 당 최대 저항 횡하중 비교 114
5.3. 실험 사례 결과 분석 118
5.4. 소결 125
제 6장 모듈러 건축 내진성능평가를 위한 실험 방법 제안 127
6.1. 일반사항 127
6.2. 모듈 단위 실험 129
6.3. 2D 프레임 단위 실험 131
6.4. 접합부 단위 실험 133
6.5. 하중 프로토콜 135
제 7장 결 론 138
참 고 문 헌 140
