조적조 비내력벽을 가진 기존구조물의 내진성능향상을 위한 보강방법의 실험연구 An Experimental Study on Enhancement Techniques for Improvement of Seismic Resistance Capacity of Existing Building with Masonry Infilled Wall원문보기
우리나라는 더 이상 지진피해의 안전권에 속해 있다고 단정하기 힘들다. 이에 국내 내진 보강에 대한 많은 연구가 진행되어지고 있다. 우리나라의 내진설계기준은 1988년 처음 제정되어 현재에 이르기까지 여러번의 개정과 함께 내진설계기준이 강화되고 있다. 그러나 조적조 건축물은 국내 전체건축물 중 40%이상을 차지하고 있음에도 불구하고 내진성능 향상에 대한 개발 및 연구가 미흡한 실정이다. 특히 1988년 내진설계기준이 제정되기 이전의 기존 조적조 건축물들이 대다수 존재하며, 이는 주로 콘크리트 RC프레임에 채워지는 형식의 조적채움벽의 형태로 다수 존재한다. 이런 내진설계기준이 제정되기 이전의 기존 조적채움벽의 내진보강에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 기존 조적채움벽의 내진성능 향상을 위한 내진보강방법을 실험적 연구를 통하여 제시하며, 조적채움벽의 내진보강에 대한 한 방법으로서의 기초자료를 제공하는데 목적이 있다.
본 연구에서 사용될 내진보강방법은 조적채움벽 RC프레임 기둥의 전단파괴를 억제하는 것을 목적으로 하는 내진슬릿을 적용하며, 기존 조적채움벽의 내진보강방법인 Tiwsted bar삽입공법을 이용한다. 실험의 진행은 비보강 실험체(IW-RN)를 기본실험체로 두며, 내진슬릿보강실험체(IW-R1)과 Twisted bar보강실험체(IW-R2)를 각각 실험하여 각 보강방법의 내진성능을 파악한다. 그리고 내진슬릿보강실험체(IW-R1)와 Twisted bar보강실험체(IW-R2)를 동시에 적용한 실험체(IW-R3)를 통해 두 ...
우리나라는 더 이상 지진피해의 안전권에 속해 있다고 단정하기 힘들다. 이에 국내 내진 보강에 대한 많은 연구가 진행되어지고 있다. 우리나라의 내진설계기준은 1988년 처음 제정되어 현재에 이르기까지 여러번의 개정과 함께 내진설계기준이 강화되고 있다. 그러나 조적조 건축물은 국내 전체건축물 중 40%이상을 차지하고 있음에도 불구하고 내진성능 향상에 대한 개발 및 연구가 미흡한 실정이다. 특히 1988년 내진설계기준이 제정되기 이전의 기존 조적조 건축물들이 대다수 존재하며, 이는 주로 콘크리트 RC프레임에 채워지는 형식의 조적채움벽의 형태로 다수 존재한다. 이런 내진설계기준이 제정되기 이전의 기존 조적채움벽의 내진보강에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 기존 조적채움벽의 내진성능 향상을 위한 내진보강방법을 실험적 연구를 통하여 제시하며, 조적채움벽의 내진보강에 대한 한 방법으로서의 기초자료를 제공하는데 목적이 있다.
본 연구에서 사용될 내진보강방법은 조적채움벽 RC프레임 기둥의 전단파괴를 억제하는 것을 목적으로 하는 내진슬릿을 적용하며, 기존 조적채움벽의 내진보강방법인 Tiwsted bar삽입공법을 이용한다. 실험의 진행은 비보강 실험체(IW-RN)를 기본실험체로 두며, 내진슬릿보강실험체(IW-R1)과 Twisted bar보강실험체(IW-R2)를 각각 실험하여 각 보강방법의 내진성능을 파악한다. 그리고 내진슬릿보강실험체(IW-R1)와 Twisted bar보강실험체(IW-R2)를 동시에 적용한 실험체(IW-R3)를 통해 두 보강법의 동시활용가능성 및 내진성능을 파악한다. 가력 방법은 반복 횡가력으로 변위제어를 통해 실험한다. 실험결과는 다음과 같다.
1. 비보강실험체(IW-RN)은 기둥의 전단 및 휨파괴가 발생하고 조적벽의 사인장균열과 함께 벽체의 전도양상을 보이며 최종파괴에 이르렀다. 내진슬릿보강실험체(IW-R1)는 최종파괴양상이 IW-RN실험체와 유사하나 최종파괴시까지 구조물의 파괴시간이 지연됨을 확인하였다. Twisted bar보강실험체(IW-R2)는 기둥에서 전단균열이 발생하며 파괴되는 양상을 보였으나, Twisted bar의 조적벽체 구속으로 벽체의 전도가 방지됨을 확인하였다. 두 보강법을 동시에 적용한 IW-R3실험체는 최종파괴시까지 시간이 지연됨과 동시에 트위스트바가 벽체의 파괴후 거동을 제어하는데 효과를 보였다.
2. 각 실험체의 내력을 비교한 결과, 비보강실험체 IW-RN실험체에 비하여 IW-R1실험체는 20%, IW-R2실험체는 34%, IW-R3실험체는 24% 높은 내력을 보였다.
3. 비보강실험체인 IW-RN실험체를 기준으로 강성을 비교했을 때, IW-RN실험체의 초기강성이 가장 높았으나 강성저하율이 높아 층간변위비 2.0%에서는 IW-RN실험체에 비해 각 실험체 IW-R1는 45.9%, IW-R2는 81.4%, IW-R3는 60.0% 높은 강성을 보였다.
4. 에너지소산능력 분석결과, 보강실험체들은 비보강실험체에 비하여 전부 높은 에너지소산능력을 보였다. 내진슬릿을 적용하지 않은 IW-RN, IW-R2실험체는 에너지소산능력의 불안정함을 보인 반면 내진슬릿이 적용된 IW-R1, IW-R3실험체는 안정적인 결과를 보였다.
5. 비보강실험체 IW-RN을 기준으로 각 실험체의 연성을 비교한 결과, 내진슬릿을 적용한 IW-R1, IW-R3실험체는 연성능력이 증가한 반면, Twisted bar보강실험체(IW-R2)는 연성이 크게 감소하였다.
결론을 종합한 결과, 내진슬릿의 적용은 구조물의 연성능력을 향상시킬 수 있으나 파괴후 거동에 있어서 안전상 문제가 있을 수 있으며, 트위스트바를 보강할 경우 내력향상과 파괴후 거동에 있어서 안전성을 확보할수 있는 반면 연성이 급격히 떨어진다는 것을 확인할 수 있었다. 이 두 보강방법을 동시에 적용한 IW-R3실험체의 분석결과 두 보강법의 각각 장·단점을 보완한 결과를 가져왔다. 연성능력과 내력이 향상되었으며, 파괴후 거동에 있어서 안전성도 확보할 수 있었다. 이에 연구의 목적인 내진슬릿의 내진보강성능이 확인되었고 두 보강방법의 동시적용 또한 성공적인 내진보강효과를 가져온다는 것을 확인하였다.
우리나라는 더 이상 지진피해의 안전권에 속해 있다고 단정하기 힘들다. 이에 국내 내진 보강에 대한 많은 연구가 진행되어지고 있다. 우리나라의 내진설계기준은 1988년 처음 제정되어 현재에 이르기까지 여러번의 개정과 함께 내진설계기준이 강화되고 있다. 그러나 조적조 건축물은 국내 전체건축물 중 40%이상을 차지하고 있음에도 불구하고 내진성능 향상에 대한 개발 및 연구가 미흡한 실정이다. 특히 1988년 내진설계기준이 제정되기 이전의 기존 조적조 건축물들이 대다수 존재하며, 이는 주로 콘크리트 RC프레임에 채워지는 형식의 조적채움벽의 형태로 다수 존재한다. 이런 내진설계기준이 제정되기 이전의 기존 조적채움벽의 내진보강에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 기존 조적채움벽의 내진성능 향상을 위한 내진보강방법을 실험적 연구를 통하여 제시하며, 조적채움벽의 내진보강에 대한 한 방법으로서의 기초자료를 제공하는데 목적이 있다.
본 연구에서 사용될 내진보강방법은 조적채움벽 RC프레임 기둥의 전단파괴를 억제하는 것을 목적으로 하는 내진슬릿을 적용하며, 기존 조적채움벽의 내진보강방법인 Tiwsted bar삽입공법을 이용한다. 실험의 진행은 비보강 실험체(IW-RN)를 기본실험체로 두며, 내진슬릿보강실험체(IW-R1)과 Twisted bar보강실험체(IW-R2)를 각각 실험하여 각 보강방법의 내진성능을 파악한다. 그리고 내진슬릿보강실험체(IW-R1)와 Twisted bar보강실험체(IW-R2)를 동시에 적용한 실험체(IW-R3)를 통해 두 보강법의 동시활용가능성 및 내진성능을 파악한다. 가력 방법은 반복 횡가력으로 변위제어를 통해 실험한다. 실험결과는 다음과 같다.
1. 비보강실험체(IW-RN)은 기둥의 전단 및 휨파괴가 발생하고 조적벽의 사인장균열과 함께 벽체의 전도양상을 보이며 최종파괴에 이르렀다. 내진슬릿보강실험체(IW-R1)는 최종파괴양상이 IW-RN실험체와 유사하나 최종파괴시까지 구조물의 파괴시간이 지연됨을 확인하였다. Twisted bar보강실험체(IW-R2)는 기둥에서 전단균열이 발생하며 파괴되는 양상을 보였으나, Twisted bar의 조적벽체 구속으로 벽체의 전도가 방지됨을 확인하였다. 두 보강법을 동시에 적용한 IW-R3실험체는 최종파괴시까지 시간이 지연됨과 동시에 트위스트바가 벽체의 파괴후 거동을 제어하는데 효과를 보였다.
2. 각 실험체의 내력을 비교한 결과, 비보강실험체 IW-RN실험체에 비하여 IW-R1실험체는 20%, IW-R2실험체는 34%, IW-R3실험체는 24% 높은 내력을 보였다.
3. 비보강실험체인 IW-RN실험체를 기준으로 강성을 비교했을 때, IW-RN실험체의 초기강성이 가장 높았으나 강성저하율이 높아 층간변위비 2.0%에서는 IW-RN실험체에 비해 각 실험체 IW-R1는 45.9%, IW-R2는 81.4%, IW-R3는 60.0% 높은 강성을 보였다.
4. 에너지소산능력 분석결과, 보강실험체들은 비보강실험체에 비하여 전부 높은 에너지소산능력을 보였다. 내진슬릿을 적용하지 않은 IW-RN, IW-R2실험체는 에너지소산능력의 불안정함을 보인 반면 내진슬릿이 적용된 IW-R1, IW-R3실험체는 안정적인 결과를 보였다.
5. 비보강실험체 IW-RN을 기준으로 각 실험체의 연성을 비교한 결과, 내진슬릿을 적용한 IW-R1, IW-R3실험체는 연성능력이 증가한 반면, Twisted bar보강실험체(IW-R2)는 연성이 크게 감소하였다.
결론을 종합한 결과, 내진슬릿의 적용은 구조물의 연성능력을 향상시킬 수 있으나 파괴후 거동에 있어서 안전상 문제가 있을 수 있으며, 트위스트바를 보강할 경우 내력향상과 파괴후 거동에 있어서 안전성을 확보할수 있는 반면 연성이 급격히 떨어진다는 것을 확인할 수 있었다. 이 두 보강방법을 동시에 적용한 IW-R3실험체의 분석결과 두 보강법의 각각 장·단점을 보완한 결과를 가져왔다. 연성능력과 내력이 향상되었으며, 파괴후 거동에 있어서 안전성도 확보할 수 있었다. 이에 연구의 목적인 내진슬릿의 내진보강성능이 확인되었고 두 보강방법의 동시적용 또한 성공적인 내진보강효과를 가져온다는 것을 확인하였다.
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