Abstract
Generally, the steel rigid frame has been analyzed using finite element analysis tools. While many efforts have been poured into the understanding and accurate prediction for the nonlinear behavior of the columns and beam-columns connections, the base of the columns are modeled as simply hinged or fixed. However, the base of the steel columns practically is neither fixed not hinged. It behaves as semi-rigid. In this paper, the supports of the columns we modeled as semi-rigid and the importance of such approach in moment-resisting columns is evaluated. Two typical buildings designed by the US specification are modeled and analyzed by the finite element based on stiffness method and flexibility method. The column bases of three-story buildings are modeled as rotational springs with a varying degree of stiffness and strength that simulates the semi-rigidity of the base. Depending on the degree of stiffness and strength, the semi-rigidity varies from the hinged to the fixed. Buildings with semi-rigid column bases behaves similarly to the building with fixed bases. It has been numerically observed through the pushover and nonlinear time history analyses that the decrease of the stiffness of the column base induces the rotational demand on the int air beams. an increase of rotation demands on the first store connections and lead to a soft-story mechanists Due often to the construction and environmental effects, undesired reduction of column base stiffness may cause an increase of rotation demands on the first store connections and lead to a soft-story mechanism.
일반적으로 모멘트 지지 강구조물은 유한요소법에 의해 이상화되고 해석되어 왔으며 기둥과 기둥의 연결부, 기둥과 보의 접합부의 정확한 비선형 해석 결과를 위해 많은 노력을 해온 반면에 기둥의 지지부에 대한 해석은 고정단 또는 힌지로 간단하게 이루어져 왔다 그러나 실제로 기둥의 지지부는 고정단도 힌지도 아닌 그 중간인 반강성으로 거동한다. 본 논문에서는 이러한 기둥 지지부를 반강성모델을 이용해서 해석하고 그 결과를 고찰하여 기둥 지지부의 강성 및 강도의 변화가 미치는 영향을 평가하였다. 미국 시방서에 의해 설계된 전형적인 두개의 3층 모멘트지지 강구조물을 이미 개발된 강성도법 및 유연도법에 기초한 7iber 유한 요소를 사용하여 해석하였다. 기등의 지지부는 고정단과 힌지사이에 있는 반강성 지지부를 모델하기 위해 다양한 강성도를 갖는 회전 스프링을 사용하였다. 실제의 기둥 지지부와 가깝게 모델된 반강성 지지부를 갖는 구조물의 해석 결과는 고정지지부를 갖는 구조물과 어느 정도 비슷한 결과를 보여주었다. 또한 pushover 해석과 비선형 시간 이력 해석을 통해 기둥 지지부의 강성도가 감소함에 따라 1층 보의 소요 처짐각(rotational demand)이 증가하는 현상이 관찰되었다 시공상의 문제 및 노화로 인한 기동 지지부의 강성도 감소는1층의 접합부에 대한 소요 터짐각의 증가를 유발하고 그것은 곧 soft-story mechanism을 유발하게 된다.
