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[국내논문] 단부 증타 보강된 RC 전단벽체의 전단강도
Shear Strength of Retrofitted RC Squat Wall by Additional Boundary Element 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.27 no.5, 2015년, pp.489 - 499  

이유선 (서울대학교 건축학과) ,  홍성걸 (서울대학교 건축학과) ,  박영미 (두산건설 기술연구소)

초록
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내진 보강 공법의 보강효과 파악을 위해선 이에 대한 이론적 규명이 필요하다. 이에 본 연구는 단부에 기둥 부재를 증타한 단근 배근된 전단벽체를 대상으로 해 보강되는 기둥의 상세와 일체화 거동을 고려한 전단강도 모델을 제안했다. 이 모델은 증타된 기둥부재의 전단변형이 집중되는 길이를 가정해 이를 일체화된 벽체 내에 발생하는 스트럿 두께 산정에 이용했다. 뿐만 아니라 이 길이 내에 집중 발생하는 전단변형률을 유도, 이를 일체화 거동을 고려한 적합성 조건을 기존 전단벽체의 해석 알고리즘에 도입함으로써 증타 보강된 벽체의 해석 알고리즘을 새로이 제안했다. 또한 제안된 알고리즘을 통해 계산된 전단강도로 횡력 저항 메커니즘을 단일 스트럿 화 시켜줌으로써 보강부재의 초기강성을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 방법의 타당성을 확인하기 위해 해석 결과 값을 본 연구에서 수행한 증타 보강된 벽체를 대상으로 한 실험뿐만 아니라 기존 RC 골조 내에 RC 전단벽체를 신설해 보강한 실험의 결과와 비교해 본 결과, 기둥부재의 상세를 고려하면서 동시에 기존 기준들에 비해 실험결과에 가깝게 예측할 수 있음을 확인했다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study suggested shear strength prediction model for retrofitted single-layered RC squat wall by providing column element as additional boundary element. This model revised existing shear strength prediction model of shear wall to consider detail and shear deformation capacity of column by assum...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 본 연구에서는 단근 배근된 전단벽체 양 단부에기둥부재를 증타해 바벨형 타입의 벽체로 보강 시 전단보강효과를 실험으로 확인하고자 했다. 또한 기존에 제안된 전단벽체의 전단강도 산정법을 응용해 증타되는 기둥부재의 상세를 고려할 수 있는 보강 벽체의 전단강도 산정 방법을 제안하고자 했다.
  • 이에 본 연구에서는 단근 배근된 전단벽체 양 단부에기둥부재를 증타해 바벨형 타입의 벽체로 보강 시 전단보강효과를 실험으로 확인하고자 했다. 또한 기존에 제안된 전단벽체의 전단강도 산정법을 응용해 증타되는 기둥부재의 상세를 고려할 수 있는 보강 벽체의 전단강도 산정 방법을 제안하고자 했다.

가설 설정

  • 또한 증타되는 기둥부재의 극한상태 하에서 전단변형을 계산 시 콘크리트의 균열을 고려한 유효전단 강성을 고려해 계산해야 하는데, 이때 유효 휨 강성을 계산함으로써 휨 강성이 저감되는 만큼 전단강성도 같은 비율로 감소한다고 가정했다. 먼저 기둥부재의 전단 파괴 시 길이 hs내에 집중해 발생하는 전단변형 Δs는 아래와 같이 계산이 가능하다.
  • 이에 기존 코드를 이용해 각 실험체의 위험단면에서의 최대 휨모멘트로부터 환산되는 외력과 전단내력을 계산해 비교하면 Table 2와 같다. 단 W2의 전단내력 계산에 있어선 경계요소를 가지고 있는 일체 타설된 벽체로 가정해 계산을 수행해 이를 확인하였다.
  • 하지만 실험 시다수의 철근 게이지가 손상을 입어 이에 대한 비교 추정이 어려웠다. 따라서 본 연구에선 실험체가 파괴가 이르기까지 실험체 내 두 벽체가 거의 동등한 힘을 부담한다고 가정해 실험 결과를 해석했다. 계획한 실험체 W1과 W2의 하중-변위 그래프, 균열 패턴, 그리고 횡방향 철근변형률의 하중에 따른 변화는 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전단벽 구조 시스템이란 무엇인가? 전단벽 구조 시스템은 지진 및 바람으로 야기되는 하중에 매우 효과적으로 저항할 수 있는 구조시스템으로 널리 알려져 있다. 특히 국내 1980년대에 지어져 현존하는 대부분의 전단벽 시스템은 철근콘크리트 전단벽을 사용하며, 주로 공동주택에 사용되어왔다.
기존 벽체의 보강 방법을 적용함에 있어 가장 중요한 점은 무엇인가? 기존 벽체의 보강에 있어 여러 가지 보강 방법들이 개발되었는데, 이들의 적용에 있어 가장 중요한 점은 각 방법의 적정 보강량을 산정하는 것이다. 특히 과보강 시 구조체 전체에 미치는 영향도 평가가 미흡한 현재, 이는 매우 중요한 문제로 여겨지고 있다.
보강 공법들 중 단면증타 공법의 목적은 무엇인가? 다양한 보강 공법들 중 전단벽체의 내진보강 시 가장 보편적으로 사용되는 공법은 단면증타 공법으로 이를 통해 기존 전단벽체에 새로이 철근콘크리트를 타설해 벽체의 단면적을 증가시켜 벽체의 내력과 강성, 그리고 연성능력을 향상시킬 수 있다. 전단벽체에 주로 사용되는 기존의 단면증타 공법은 주로 벽체의 웨브 면에 실시해 벽체의 전단강도과 강성 향상의 목적으로 사용되었다. 하지만 단근 배근된 전단벽체의 경우 부족한 내진성능은 휨 강도와 연성능력으로 단면 증타 공법을 통해 이를 충족시키기 위해선 벽체 단부에 기둥부재를 증타시켜 줌으로써 경계요소를 부여할 수 있다.
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참고문헌 (9)

  1. Vladmir Cervenka, Kurt H. Gerstle, "Inelastic Analysis of Reinforced Concrete Panels : Experimental Verification and Application", IABSE publications, Vol.32, 1972, pp.25-37. 

  2. ACI 318 Committee, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-11) and Commentary, Farmington Hills, 2011, p.170. 

  3. ACI 318 Committee, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-11) and Commentary, Farmington Hills, 2011, p.357. 

  4. FEMA 306, Evaluation of Earthquake Damaged Concrete and Masonry Wall Buildings, Washington, D.C., 1998, p.88. 

  5. Hwang, S., Fang, W., Lee, H., and Yu, H., "Analytical Model for Predicting Shear Strength of Squat Walls", J. Struct. Eng, Vol.127, No.1, 2001, pp.43-50. 

  6. Jennewein, M. and Schafer, K., "Standardisierte Nachweise von haufigen D-Bereichen", DAfStb. Heft No. 430, Beuth-Verlag, Berlin, 1992(in German). 

  7. Lang, Kerstin, Seismic vulnerability of existing buildings, No.273. vdf Hochschulverlag AG, 2002. 

  8. Maidiawati&Thandar Oo, and Sanada, Y., "A simple approach for determining contact length between frame and infill of brick masonry infilled R/C frames", Proceedings of 15WCEE, Lisbon,Portugal, 2012. 

  9. Patricia, Jean Gaynor, "The effect of openings on the cyclic behavior of reinforced concrete infilled shear walls", In Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Science in Engineering. The university of Texas at Austin. 

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