[논문]비내진 상세를 가진 조적채움벽의 내진성능평가

박병태; 권기혁

doi:10.14346/jkosos.2017.32.1.66

[국내논문] 비내진 상세를 가진 조적채움벽의 내진성능평가
Seismic Performance Evaluation of Masonry Infilled Wall With Non-seismic Detail 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.32 no.1, 2017년, pp.66 - 74

박병태 (서울시립대학교 건축공학과) , 권기혁 (서울시립대학교 건축공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Masonry walls which are commonly used for partitions in low-rise reinforced concrete (RC) structures, can be easily exposed to high risks under strong earthquakes. Since the strength degradations cannot be protected under the ground motions, their applications cannot be recommended for building structures which are designed to possess high seismic performances. However, masonry-infilled walls are typically considered as non-structural elements in evaluating the seismic performance of building structures. In order to figure out this problem, this study performed experiments using two specimens-only RC frame and RC frame infilled with masonry walls- under static loading. Also, the study established analytical models representing fully infilled frames and bare frame, and compared their structural behavior with test results. In addition, analytical model representing partially infilled frames was established and analyzed. Test results indicated that strength and energy dissipating capacity were increased for IW-RN(fully infilled frames) compared to the NW(bare frame). The nonlinear static analysis of the three specimens was also conducted using the inelastic plastic hinge frame element and diagonal strut models, and the analytical results successfully simulated the nonlinear behaviour of the specimens in accordance with the test results.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 내진설계가 적용되지 않은 학교건물의 표준형 모델을 선정하여, 조적채움벽 유․무에 따른 골조의 거동을 확인하였다. 더불어 FEMA356에서 제안하고 있는 조적채움벽의 대각 스트럿법을 사용하여 실험결과와 해석결과의 비교를 통해 비내진 설계된 기존 저층 콘크리트조 건축물에 대한 내진보강계획 수립함에 있어 기초데이터를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 내진설계가 적용되지 않은 학교건물의 표준형 모델을 선정하여, 조적채움벽 유․무에 따른 골조의 거동을 확인하였다. 더불어 FEMA356에서 제안하고 있는 조적채움벽의 대각 스트럿법을 사용하여 실험결과와 해석결과의 비교를 통해 비내진 설계된 기존 저층 콘크리트조 건축물에 대한 내진보강계획 수립함에 있어 기초데이터를 제공하고자 한다.

제안 방법

골조와 조적채움벽 실험체의 유효성 평가를 위해 3차원 해석프로그램인 Seismostruct²³⁾를 이용하여 실험과 동일한 조건에서 비선형 정적해석을 수행하여 그 결과와 비교․분석하였으며, 본 논문과 유사한 크기를 갖는 조적허리벽 실험체를 추가적으로 해석을 수행하였다. Seismostruct는 기하비선형(Geometric nonlinear) 및 재료비탄성(Material inelasticity)을 고려하여 정적 또는 동적하중에서 골조의 거동을 예측할 수 있는 해석프로그램으로 국외연구자를 통해 그 신뢰성이 검증되었다^24-28).
본 연구에서는 내진설계가 되지 않은 1980년대 학교건축물의 단변방향의 조적채움벽 유․무에 따른 구조물의 내진성능을 확인하고자 실험체를 제작하여 정적반복가력시험과 비선형 정적해석을 실시하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

대상 데이터

본 연구에서는 비내진 설계된 철근콘크리트조 조적채움벽의 거동특성을 분석하기 위해 내진설계가 적용되지 않은 3층의 학교 건축물을 대상으로 설정하였다. Fig.

이론/모형

실험에 사용한 콘크리트는 KS F 2405 ‘콘크리트의 압축강도시험 방법’에 따라 압축강도 실험을 실시하였다. Φ100×200 ㎜원주형 공시체를 총12개 제작하였으며, 28일 강도를 측정하였다.

성능/효과

1) RC프레임으로 된 실험체 NW는 보-기둥 접합부의 균열이 집중되며, 소성힌지 발생으로 인해 파괴되었으나, 조적채움벽이 시공된 IW-RN실험체는 보-기둥 접합부의 파괴와 더불어 기둥의 전단파괴가 발생하면서 실험체가 파괴되었다.
2) 조적채움벽 설치에 따른 내력의 증가는 정(+)가력시 2.33배, 부(-)가력시 2.2배 증가하여 내력은 큰 폭으로 증가하였으나, 연성도는 87%로 감소하여, 조적채움벽 설치에 따른 구조물의 연성도 감소를 확인하였다.
3) Fiber모델에 근거한 비선형 정적해석 결과에 의한 하중-변위비의 관계는 실험결과를 잘 모사하는 것으로나타나, 비내진 설계된 철근콘크리트 구조물의 내진해석시 적용이 가능한 것으로 판단된다.

후속연구

따라서, 본 연구에서 제안한 조적채움벽의 해석모델이 실제 거동을 잘 모사할 뿐만 아니라, 조적채움벽의 파괴이후 하중저감을 잘 반영하고 있으므로, 이를 이용하여 기존건축물의 내진성능평가에도 활용할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기존 저층건축물이 지진발생시 큰 피해양상을 보이는 이유는?	지진으로 인한 지반운동은 철근콘크리트 골조 건축물에 심각한 피해를 발생시키기도 한다. 오늘날과 같은 비교적 체계화된 내진기준이 도입되기 이전인 2005년까지는 6층 이상에 대해서만 내진설계가가 적용되었으며, 학교건축물과 같은 저층콘크리트 건축물은 국내 내진규정이 적용되지 않았다1-2). 따라서 기존 저층건축물의 대부분은 지진 및 바람과 같은 횡력에 대한 고려 없이, 중력하중에 대해서만 설계되었으며, 이로 인해지진발생시 큰 피해양상을 보이는 것이 일반적이다.
	지진으로 인한 지반운동이 골조 건축물에 어떤 영향을 미치는가?	지진으로 인한 지반운동은 철근콘크리트 골조 건축물에 심각한 피해를 발생시키기도 한다. 오늘날과 같은 비교적 체계화된 내진기준이 도입되기 이전인 2005년까지는 6층 이상에 대해서만 내진설계가가 적용되었으며, 학교건축물과 같은 저층콘크리트 건축물은 국내 내진규정이 적용되지 않았다1-2).
	저층 철근콘크리트 건축물의 조적채움벽은 무엇을 담당했는가?	따라서 기존 저층건축물의 대부분은 지진 및 바람과 같은 횡력에 대한 고려 없이, 중력하중에 대해서만 설계되었으며, 이로 인해지진발생시 큰 피해양상을 보이는 것이 일반적이다. 이들 저층 철근콘크리트 건축물의 조적채움벽은 칸막이벽으로 공간구획을 담당하였으며, 이러한 조적채움벽체는 건축물의 강성 및 강도 등을 향상시키지만, 벽체가 파괴된 이후에는 구조안전성이 확보하기 어렵다. 이는 비내진 상세를 가진 철근콘크리트 골조의 보-기둥 접합부에 가해지는 복합응력에 대해 벽체파괴시 충분한 내력과 변형능력을 발휘할 수 없어, 구조물은 취성적 거동을 하기 때문이다3-7).

참고문헌 (29)

Architectural Institute of Korea, "Korea Building Code", 2005.
Architectural Institute of Korea, "Korea Building Code", 2009.
W. S. Cho, S. H. Lee, L. Chung, H. J. Kim, S. J. Kim and E. J. Yu, "Seismic Performance Evaluation of Reinforced Concrete Frame with Unreinforced Masonry Infill", Journal of The Architectural Institute of Korea Structures, Vol. 28, No. 3, pp. 31-41, 2012.
J. K. Kim, C. H. Seo, J. M. Ahn and S. W. Shin, "Seismic Resistance Performance of RC Infilled Wall with Steel Honeycomb System", Journal of The Architectural Institute of Korea Structures, Vol. 27, No. 12, pp. 3-10, 2011.
K. M. Kim, S. H. Lee and S. H. Oh, "Seismic Performance Evaluation of Existing Low-rise RC Frames with Non-seismic Detail", Journal of Earthquake Engineering Society of Korea, Vol. 17, No. 3, pp. 97-105, 2013.

원문보기 상세보기
Y. H. Lee, M. S. Kim, E. H. Byon and H. C. Kim, "Experiment Investigation of the Shear Strengthening of Unreinforced Masonry Infilled RC Frames using CFRP sheet", Journal of Earthquake Engineering Society of Korea, Vol. 14, No. 1, pp. 63-70, 2010.

원문보기 상세보기
R. T. Mohammad, A. Amir and A. G. Ali, "Seismic Behavior and Retrofit of Infilled Frames", Earthquake Resistant Structures - Design, Assessment and Rehabilitation, pp. 279-306, 2012.
American Society of Civil Engineers(ASCE, 2000), "Prestand art and Commentary for the seismic Rehabilitation of Buildings(FEMA 356)", Federal Emergency Management Agency, 2000.
EC8 (Eurocode 8), "European Standard Design of structures for earthquake resistance", British Standard
J. H. Park, S. H. Jeon and K. S. Kang, "Seismic Performance Evaluation of Masonry-Infilled Frame Structures using Equivalent Strut Models", Journal of Earthquake Engineering Society of Korea, Vol. 16, No. 1, pp. 47-49, 2012.
ASCE, "Seismic Rehabilitation of Existing Buildings", ASCE/SEI 41-06, ASCE, Reston, Virginia, 2007.
L. Chung, T. W. Park and S. G. Lee, "Retrofitting Effects on Seismic Resistance Capacity of Reinforced Concrete Framed Structure", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 20, No. 9, pp. 37-44, 2004.
H. Choi, "Cyclic Loading Test of Reinforced Concrete Frame with Unreinforced Concrete Block Infill", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 23, No. 4, pp. 71-78, 2007.
J.H. Shin, G. J. Ha and M.K. Choe, "Improvement and Evaluation of Earthquake-Resistant Performance for reinforced Concrete Infilled Masonry Frame", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 3, No. 4, pp. 141-148, 2001.
W. S. Cho, S. H. Lee, L. Chung, H. J. Kim, S. J. Kim and E. J. Yu, "Seismic Performance Evaluation of Reinforced Concrete Frame with Unreinforced Masonry Infill", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 28, No. 3, pp. 31-41, 2012.
T. H. Yoon and K. S. Kang, "Inelastic Behavior of Reinforced Concrete Frame Structure with Shear Strength of Masonry Wall", Journal of the Korea Academia- Industrial Cooperation Society, Vol. 12, No. 9, pp. 4216-4222, 2011.

원문보기 상세보기
National Disaster Management Institute, "Development of Post earthquake Safety Evaluation Manual for Buildings", 2012.
Korea Infrastructure Safety & Technology Corporation, "Assessment Guideline for Seismic Performance of Existing Buildings", 2011.
A. Sinan, A. Ozgur, M. Emin Kara and K. Mustafa, "An Experimental Study on Strengthening of Masonry Infilled Rc Frames using Diagonal CFRP Strips," Composities ; Part B Vol. 39, No. 4, pp. 680-693, 2008.

상세보기
AG. Tonos, "Lateral Load Response of Strengthened Reinforced Concrete Beam-to-Column Joints". ACI Structural Journal. Vol. 96, No. 1, 1999.

상세보기
R. Park, Ductility Evaluation from Laboratory and Analytical Testing, Proc. of the Ninth World Conference on Earthquake Engineering, 1998.
M. J. N. Priestley, F. Seible and G. M. Calvi, "Seismic Design Retrofit of Bridges", John Willey and Sons, Inc., 1996.
Seismosoft, SeismoStruct v6.0, Seismostruct User Manual and Verification Report
A. Belejo, R. Bento and C. Bhatt, "Comparison of Different Computer Programs to predict the Seismic Performance of SPEAR Building by Means of Pushover Analysis", 15 WCEE, 2012.
A. Hassan, Half Scale Three-Storey Infilled RC Building; A Comparison of Experimental and Numerical Models, University of Pavia, 2009.
L. Mota, A. T. da Silva, C. Rebelo, L. Simoes da Silva and L. de Lima, "Modelling Connections of Moment Resisting Steel Frames for Seismic Analysis", SDSS'Rio 2010 Stability and Ductility of Steel Structures, pp. 263-270, 2010.
B. Sara, "Critical Investigation about Bond-Slip in Beam- Column Joint Macro-Model", University of Pavia, 2009.
K. Yalda, "Feasibility Study of Hybrid Wood Steel Structures", University of British Columbia, 2009.
F. J. Crisafulli, Seismic Behaviour of Reinforced Concrete Structures with Masonry Infills, PhD Thesis, University of Canterbury, 1997.

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증