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문제 정의
- 최근 우리나라에서는 국민의 생명과 재산을 보호하고 피해를 최소화하기 위해 국가 차원에서 시설물들의 내진설계를 위한 법적 근거를 마련해 왔으며, 내진설계기준이 제정되기 전에 설치되거나 내진설계기준이 강화된 건축물들의 내진보강계획을 수립하도록 의무화하였다. 따라서 이 연구에서는 내진설계가 적용되기 전에 건축된 전라북도 익산의 한 저층건물을 대상으로 조적채움벽을 내진해석에서 고려하는 경우와 고려하지 않는 경우에 대해 비선형 정적해석을 실시하고 각각의 경우에 대해 구조물의 거동특성을 분석하여 이를 토대로 구조물의 내진성능을 간편하면서도 저렴한 비용으로 개선하기 위한 방안을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 설계지진하중에 대한 기존 철근콘크리트 구조체의 저항능력을 검토하기 위해 골조 사이에 설치된 조적채움벽을 해석에서 고려하지 않은 경우와 고려한 경우로 구분하여 구조체의 단변방향에 대한 비선형정적해석을 실시하였으며 그 결과는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 조적채움벽을 가진 기존의 철근콘크리트 건물에 대하여 비선형정적해석을 수행하였으며, 조적채움벽을 해석에서 고려한 경우와 고려하지 않은 경우를 비교 하였다. 또한 이 구조체에 대한 가새보강 효과를 확인하기 위하여 건물의 1층과 2층에 강판가새를 보강한 경우와 탄소판가새를 보강한 경우에 대한 구조해석과 내진성능검토를 수행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 강재 외에도 철근콘크리트 구조체의 보강을 위해 사용하는 재료에는 아라미드섬유와 탄소섬유 등이 있다. 본 연구에서는 최근 신소재로 각광을 받고 있는 탄소섬유를 구조보강용 가새의 재료로 선택하고 탄소섬유판 가새의 구조성능과 경제성 및 시공성 등을 검토하고자 한다. 탄소섬유판의 규격과 재료의 성질 등은 현재 시중에서 구입이 가능한 것으로 선정하였으며 인장강도와 설계탄성률 등은 Table 4.
- 이 연구에서는 경제적 여건이 도시지역에 비해 좋지 않은 농촌지역의 저층건물을 대상으로 기존의 조적벽체에 밀착 설치하여 벽체의 전도를 막을 수 있는 강판가새와 최근 건축재로서의 활용이 확대되고 있는 탄소섬유판을 이용한 가새로 골조를 보강하고, 각 보강재로 보강된 구조체의 구조내력을 비교하기 위해 비선형 정적해석을 실시하였으며 기존 골조의 거동과 비교하여 경제성과 시공성 등을 파악하고자 한다. 보강재로 사용한 탄소섬유판의경우 인장강도가 강판의 약 8배이기 때문에 적은 양으로도 높은 보강효과를 낼 수 있는 것으로 조사되었으며 탄소섬유의 비중 또한 철의 약 1/5에 해당하는 경량소재이므로 설치 및 운반에 필요한 중장비의 수요도 줄일수 있을 뿐만 아니라 온도변화에 따른 부피팽창이 적어 기온변화에 대한 안정성도 확보할 수 있는 것으로 예상된다.
가설 설정
- 등가대각압축가새는 항복이 발생하는 시점을 파괴상태로 간주하여 비탄성변형이 전혀 없는 것으로 가정하였다. 등가대각압축가새의 유효폭 a는 FEMA 356에서 제안한 식(3.
- 본 예제에서는 조적의 상태를 ‘상’으로 가정하여 압축강도는 6Mpa, 탄성계수는 3,300Mpa를 적용하였다.
- 22, 지반종류는 SD를 적용하였다. 조적채움벽은 건물 각층 홀수열의 A-B구간 사이에 설치되어 있으며, 상부의 철근콘크리트보와 하부 보 사이에 개구부가 없는 단일벽체의 형태로 시공되어 있는 것으로 가정하였다. 골조 사이에 설치되어 있는 조적채움벽은 FEMA 356에서 제시하고 있는 방법에 따라 압축력만을 받는 폭이 a인 등가대각압축가새로 모델링하였으며 Figure 2.
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