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가새-강접 혼합구조

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  • 하이구조
  • 04-04-08 14:19
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▣ 가새-강접 혼합구조 (Interacting System of Braced and Rigid Frames)



1. 가새-강접 혼합구조(Interacting System of Braced and Rigid Frames) 란?


고층건물의 경우 가새골조방식이 주로 적용되는 곳은 주로 엘리베이터, 계단 및 설비시설 등이 집중되는 코아(Core) 인데, 건축계획에 따른 코아(Core)의 크기 및 위치가 제한된 관계로 가새골조를 설치할 수 있는 한정된  범위안에서 가새골조로만으로 횡력을 100% 제어할 수 없는 경우가 많다.


한편 건축계획상 가새부재의 춤이 제한되어 가새의 현재 역할을 하는 기둥 단면크기가 너무 커지기도 하고, 경우에따라서는 기둥 하부에서 유발되는 높은 인발력으로 기초에 문제를 일으키기도 한다.


이 경우 가새골조와 강접골조를 조합하여 횡력을 나누어 부담시킴으로써 경제적이고 효율적인 구조방식을 만든 것이 가새-강접 혼합구조이다.


이러한 가새-강접 혼합구조은 서로의 상호작용으로 일반적으로 약 40~50층 정도의 건물에 효율적인 것으로 알려져있다.



2. 가새-강접 혼합구조의 거동


                                               g2.jpg


가새-강접 혼합구조은 가새골조와 강접골조 각각의 수평강성을 단순히 합산한 단순누적 수평강성을 가지는 것이 아니라, 서로의 다른 수평거동으로 말미암아 상호작용이 발생하여 단순누적 값 이상의 큰 수평강성을 만들어낸다.


즉, 횡력에 대하여 수직트러스인 가새골조의 캔틸레버(Cantilever)형 포물선 휨 수평이동이 강접골조의 선형 전단수평이동과 결합하여 더 큰 수평강성을 만들어 내는 것이다.


건물의 상층부에서는 가새골조가 강접골조에 의하여 구속되고, 반면에 하층부에서는 가새골조가 강접골조를 구속한다.


즉, 서로 다른 구조방식의 수평변형 특성으로 인하여 합성된 힘은 건물 하부에서는 가새골조와 강접골조가 서로 밀게 되는 반면에 상부에서는 강접골조가 가새골조를 끌어 당기는 역할을 하게 된다.


결국, 가새-강접 혼합구조에서는 하부에서는 가새골조가 효율적이며, 상부에서는 강접골조가 효율적인 역할을 담당한다고 할 수 있다.


일반적으로 코아의 가새골조는 기둥간격과 부재특성이 적절하게 조절될 수 있는 건물 외곽부의 강접골조와 결합 되는데, 만일 건물에 추가적인 수평강성이 필요할 때 가새골조 또는 강접골조 어느 쪽의 부재를 증가시킬지의 여부는 두 요소의 상대적 효율성에 좌우되며, 강접골조의 보스팬, 층고 및 가새골조의 춤이 주요변수로 작용하게 된다.

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