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문제 정의
- 이 연구는 내력벽식 구조물을 발파해체할 경우의 사전취약화 구조해석과 관련된 내용으로 발파해체 공법 중 전도공법을 적용하여 내력벽식 구조물을 해체할 경우를 대상으로 각각의 시공계획단계를 상세히 설명하였다. 또한, 유한요소해석법을 이용하여 국내에 건설되고 있는 한 내력벽식 아파트의 사전취약화 가능범위를 예측하였고, 사전취약화 계획시 고려해야할 중요 사항에 대해 언급하였다.
- 이 연구에서는 내력벽식 구조물을 발파하기 위해 계획된 사전취약화 및 발파공정에서 구조 안정성 및 붕괴거동의 유도를 위한 사전취약화 가능범위를 결정하는 방법에 대해서 검토하였고, 또한 각각의 과정에서의 주요고려사항에 대해서 언급하였다. 유한요소해석을 실시하여 60m2 내력벽식 아파트 구조물을 대상으로 사전취약화 가능범위를 예측해 보았다.
- 이 연구에서는 앞서 설명한 내력벽식 구조물의 사전취약화 과정에 따라 Fig. 7에서 보여주고 있는 바와 같이 국내에 건설되고 있는 내력벽식 60m2(18평) 아파트의 사전취약화 가능범위를 유한요소해석법 사용하여 예측해 보았다. Fig.
- 이 연구에서는 재해환경 중 화재에 의한 영향을 고려하고자 기존의 연구자료를 활용 하였다. Lie 외(1986)의 연구결과에 의하면 Fig.
가설 설정
- 3(a))에 내력벽에 작용하는 하중(P)은 사전취약화 후(Fig. 3(b)) 잔존하는 벽체가 나누어 지지하게 된다. 이때, 내력벽의 사전취약화 가능범위는 식 (1)에 의해 추정된 내력벽의 강도와 사전취약화전 작용하는 하중(P)의 차(∅Pnw-P)(최훈 외, 2009)와 관계가 있기 때문에 현장조사를 실시하여 내력벽 상부 인접 슬래브 위에 재하되고 있는 활하중 등 실제 혹은 장차 계획 중인 하중(P)의 크기를 파악해야 한다.
- 10~Fig. 13에서 보여주고 있는 바와 같이 사전취약 범위가 증가함에 따라 잔존하는 내력벽에 발생하는 면내응력은 증가하는 경향을 보여줌을 알 수 있었고, 국내 연구결과(한국퍼실리티매니지먼트학회, 2009)를 참조하여 잔존하는 내력벽이 견딜 수 있는 최대 응력은 13.5MPa으로 가정하였다. Table 3~Table 4에서 13.
- 4, 5를 참고하여 온도가 평상시(20℃)일 경우와 콘크리트와 배근철근의 강도가 급격히 줄어들기 시작하는 400℃에 노출될 경우를 가정해 보았다. 400℃일 경우는 화재 등으로 인해 고온의 환경을 경험한 내력벽의 한 예로 적용하였으며, 해당 온도(400℃)일 경우 콘크리트의 탄성계수는 평상시의 1/3, 배근철근의 탄성계수는 평상시의 80%(160GPa)(Fig. 4, 5 참조)로 감소한다고 가정하였다. Table 1의 환산단면적(Ag′)을 계산한 방법과 동일한 방법을 적용하여 각각 20℃, 400℃ 일 경우의 내력벽의 환산단면적(Ag′) 추정하여 Table 2에 표현하였다.
- 시공당시 콘크리트의 설계압축강도(fck)는 24MPa로 가정하였으며, 배근철근의 항복강도(fy)는 400MPa, 탄성계수는 200 GPa로 가정하였다. 벽체 좌우 양측과 하부는 고정지지로 가정하였으며, 하중이 재하되는 부분은 자유단로 가정하여 하중이 재하됨에 따라 벽체에 발생하는 수직변위를 허용하였다. 하중의 크기는 0.
- 30을 사용하여 실시하였다. 벽체높이는 3.0m, 두께는 200mm로 가정하였다. 시공당시 콘크리트의 설계압축강도(fck)는 24MPa로 가정하였으며, 배근철근의 항복강도(fy)는 400MPa, 탄성계수는 200 GPa로 가정하였다.
- 0m, 두께는 200mm로 가정하였다. 시공당시 콘크리트의 설계압축강도(fck)는 24MPa로 가정하였으며, 배근철근의 항복강도(fy)는 400MPa, 탄성계수는 200 GPa로 가정하였다. 벽체 좌우 양측과 하부는 고정지지로 가정하였으며, 하중이 재하되는 부분은 자유단로 가정하여 하중이 재하됨에 따라 벽체에 발생하는 수직변위를 허용하였다.
- 이 연구에서는 현장조사를 통해 파악된 내력벽 상부에 작용하는 하중(P)을 0.5∅Pnw ∼1.0∅Pnw 으로 가정하였다.
- 화재 등의 원인으로 인해 내력벽이 고온에 노출될 경우 내력벽의 구조적 성능은 저하되며, 이러한 영향은 구조해석에 반영하여야 한다. 이를 위해 Fig. 4, 5를 참고하여 온도가 평상시(20℃)일 경우와 콘크리트와 배근철근의 강도가 급격히 줄어들기 시작하는 400℃에 노출될 경우를 가정해 보았다. 400℃일 경우는 화재 등으로 인해 고온의 환경을 경험한 내력벽의 한 예로 적용하였으며, 해당 온도(400℃)일 경우 콘크리트의 탄성계수는 평상시의 1/3, 배근철근의 탄성계수는 평상시의 80%(160GPa)(Fig.
- 하중의 크기는 0.5∅Pnw ~1.0∅Pnw으로 다양하게 가정하여 재하하였다.
- 해석상 편의를 위해 철근은 내력벽의 단면적 전체에 등분포하게 배치되어 있다고 가정하였으며, 이러한 영향을 고려하기 위해 배근철근의 영향을 고려한 내력벽의 환산단면적(Ag′)을 계산하여 Table 1에 보이는 바와 같이 나타내었다.
- 해석에 철근의 배근상태를 고려하기 위해 현행기준(콘크리트 구조설계기준, 2007)을 참고하여 내력벽에 배근된 철근량은 내력벽의 단면적(Ag)중 1%~8%에 해당한다고 가정하였다. 또한, 안전측 해석을 위해 철근이 배근되지 않은 무근상태(0%)일 경우도 추가적으로 고려하였다.
- 환산단면적(Ag′)을 계산하기 위해 콘크리트의 탄성계수는 식 (2)을 참조해 27.1GPa(#)로 가정하였으며, 배근철근의 탄성계수는 200GPa로 가정하였다.
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