2차원 철골 구조물의 성능기반 최적 내진설계 모델 개발 = Development of optimal performance based seismic design model for 2D steel moment resisting frames

국문 초록 (Abstract)

최근 발생된 지진 피해분석을 통해, 강도설계에 기반한 기존의 내진 설계법으로 구조물의 거동을 명확히 예측할 수 없음이 입증됨에 따라 성능기반 내진설계법(Performance Based Seismic Design, PBSD)이 대두 되었다. 성능기반 내진설계법은, 구조물의 비탄성 거동을 바탕으로, 구조물의 성능기준을 변위로 정량화한 변위기반 설계법이다. 하지만 기존의 강도기반 내진 설계법과 성능기반 내진 설계법을 동시에 만족시키면서 최적의 단면을 갖는 구조물을 결정하는 것은, 복잡한 과정을 반복 수행해야 하기 때문에 실무 설계 에서 바로 적용하기엔 어려움이 있다.이에 따라, 성능기반 내진설계법을 최적화 알고리즘에 적용한, 성능기반 최적 설계법(Optimal Performance Based Seismic Design, OPBSD)이 개발되었다. 본 논문에서는, FEMA 273에서 제안한 성능기반 설계법과 단순 유전 알고리즘을 결합하여 구조물의 최소중량설계에 적용한 기존의 연구성과인 「변위계수법을 활용한 최적 내진설계법」을 바탕으로, 그 제약조건을 재평가하여 알고리즘의 안정성 및 확장성을 보장할 수 있도록 수정하였으며, 다양한 성능목표에 알고리즘을 적용하여 구조물의 성능에 따른 경제성 평가를 가시화 하였다.수정된 알고리즘은 2차원 강접합 모멘트 철골구조물에 적용 가능하며, 강도 설계는 LRFD(2001) 및 IBC (2003)를 사용하였고, 성능기반 설계는 FEMA 273의 비선형 정적해석 절차를 준수하였다. 알고리즘을 SAC benchmark 3층, 9층 건물에 적용하여 다양한 성능목표에 따라 최소 중량 설계를 하였다.