산업시설물의 고연성 내진시스템 개발
Development of a ductile seismic system for industrial buildings
최근 한반도 동남권 경주 및 포항에서 연이은 지진이 발생한 이래, 지진은 이제 국내에서도 부정할 수 없는 실효적 위협이 되었다. 건축물의 내진설계가 강화되기 시작하였으며, 특히 동남권 지역에 밀집되어 있는 산업 시설물의 내진 성능에 대한 우려의 목소리가 커지고 있다. 실제로 국내 대부분의 장경간 철골플랜트공장의 경우 내진기준의 어느 표준시스템에도 속하지 않는 비정의시스템이며, 강진 발생 시의 거동 및 파괴모드가 명확하게 규명된 바 없다. 이에 따라 본 연구에서는 먼저 비정의시스템으로 분류되는 기존 철골트러스지붕 크레인공장 일례를 대상으로 3차원 비선형정적해석을 수행하여 그 내진 성능을 조사하였다. 현행 크레인공장이 갖는 내진 거동상의 불리한 측면을 파악하고, 이를 개선할 수 있는 고연성/고성능의 내진구조시스템을 새로이 제안하였다. 새로이 제안된 내진구조시스템은 트러스 중앙 비렌딜 부분에 소성변형이 집중됨으로써 유사한 기존 시스템에 비해 월등히 높은 에너지 소산 능력을 발휘할 수 있었다. 더불어 반복가력 실험결과를 근거로 한 실무친화적 설계법의 제시와 재료 선정에 대한 제언을 통해 본 시스템의 적용성을 제고하였다.
After the two record-breaking and damaging seismic events in Gyeong-ju and Pohang area, earthquake has become an actual and effective threat and seismic design has become mandatory. Especially, much concern is being voiced about seismic performance of existing industrial facilities and nuclear energy plants located densely in southeast region of the Korean peninsula. In fact, most of current long span, steel structured industrial buildings do not belong to any of standardized seismic load resisting systems in seismic provisions (or they are mostly undefined systems), and their failure modes and behavior under strong ground motion are not clear. In this study, seismic performance of a prototype steel-trussed crane industrial building was investigated using three-dimensional nonlinear static lateral load analysis. It was found that this type of industrial building has undesirable column-yielding failure mechanism. A new seismic load resisting system with improved yield mechanism and high ductility is proposed together with its step-by-step design procedure based on capacity design approach.