선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 날개벽을 적용하여 내진성능을 향상시킬 수 있다는 기존 연구 5-7) 는 다수 있으나 포항 지진(2017)에서 나타난 비내력벽 및 내력벽 손상의 제어에 대한 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는 벽식 아파트 비내력벽의 기존 설계 및 시공의 문제점을 해결하여 안전성을 확보하고 지진 피해를 저감할 수 있는 시스템을 제안하고, 정적 반복 가력 실험을 통해 제안한 시스템의 내진성능을 평가하고자 한다.
- 본 연구에서는 개발한 PC 비내력벽 시스템의 성능 평가를 위해 실험체를 설계하고 정적 반복 가력 실험을 수행하였다. 실험체는 총 2개로 기준 실험체 (NBW)와 제안된 PC 비내력벽 시스템을 적용한 실험체(PCW)이다.
- 본 연구에서는 벽식 아파트의 비내력벽에 발생하는 지진 피해를 저감시키기 위하여 PC 비내력벽 시스템을 제안하였다. 제안된 PC 비내력벽 시스템의 내진성능을 평가하기 위하여 정적 반복 가력 실험을 수행하고 구조 성능을 평가하였다.
- 본 연구에서는 비내력벽과 내력벽의 균열 및 손상 전달을 방지하여 안전성을 확보하고 기존 설계및 시공의 문제점을 해결할 수 있는 시스템을 제안 한다. 제안한 PC 비내력벽 시스템의 형상은 [Fig.
제안 방법
- 2] 에 나타나 있다. 공사 기간을 단축하고 지진으로 인해 손상이 발생하였을 때 비내력벽만 교체할 수 있도록 비내력벽을 프리캐스트로 제작한다. 제작한 비내력벽을 조립형 힌지(Hinge)를 이용하여 벽체 상· 하부에 있는 슬래브에 끼워 넣을 수 있도록 개발하 였다.
- 두 실험체 모두 콘크리트 강도 24MPa 로 설계하였으며, KBC2016의 최소 철근비 규정 8) 에맞게 철근을 배근하였다.
- 또한 횡 하중 가력 시 실험체가 면외 방향으로 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 상부 양단에 프레임을 두고 M24 앵커볼트와 강봉을 프레임에 설치하였다.
- 횡 하중을 가력하기 위하여 설치한 압축 2,000kN 및 인장 1,300kN 용량의 유압서보 엑츄에 이터로 계획한 층간 변위비에 따라 점증되는 변위 제어 방식으로 가력하였다. 변위 이력은 [Fig. 6]에나타난 바와 같이 층간 변위비 0.3%까지는 3회, 그이후에는 2회 반복하여 점증 가력하였다. 또한 횡 하중 가력 시 실험체가 면외 방향으로 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 상부 양단에 프레임을 두고 M24 앵커볼트와 강봉을 프레임에 설치하였다.
- 본 실험에서 사용된 콘크리트의 압축 강도는 실험체와 동일 조건으로 타설 및 양생 후 강도를 시험 하였으며, 각 공시체 3개의 평균값으로 산정하였다.실험 결과, NBW 실험체 및 PCW 실험체의 콘크리트 압축 강도는 각각 24.
- 본 연구에서는 실험체의 소성 힌지 구간 에서 변형률을 측정하여 가장 먼저 항복하는 시점의 변위를 항복 변위( ðy)로 정의하였으며, 정가력및 부가력 시 항복하는 변위의 평균값을 계산하여 사용하였다.
- 실험체 NBW의 개구부 및 PCW의 슬릿 부분에 쿠션재 및 간격재를 설치하여 타설하고, 양생 후 쿠션재 및 간격재를 제거하였다. 실험체 PCW의 경우 힌지의 일부분을 슬래브 상·하부에 볼트를 이용하여 고정시킨 후 매립하여 실험체와 함께 타설하였고, 동일한 조건 하에서 비내력벽을 프리캐스트로 제작하여 볼트를 이용하여 힌지에 조립하였다.
- 실험체 PCW의 경우 힌지의 일부분을 슬래브 상·하부에 볼트를 이용하여 고정시킨 후 매립하여 실험체와 함께 타설하였고, 동일한 조건 하에서 비내력벽을 프리캐스트로 제작하여 볼트를 이용하여 힌지에 조립하였다.
- 실험체 하부의 회전(Rotation)을 측정하기 위하여 하부 슬래브에 2개의 LVDT를 설치하였으며, 벽체및 가력 부분의 변형을 측정하기 위하여 3개의 LVDT를 설치하였다. 또한 전단 변형을 측정하기 위하여 벽체면에 ‘X’형으로 LVDT를 설치하였다.
- 본 연구에서는 벽식 아파트의 비내력벽에 발생하는 지진 피해를 저감시키기 위하여 PC 비내력벽 시스템을 제안하였다. 제안된 PC 비내력벽 시스템의 내진성능을 평가하기 위하여 정적 반복 가력 실험을 수행하고 구조 성능을 평가하였다. 이에 대한 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 제작한 비내력벽을 조립형 힌지(Hinge)를 이용하여 벽체 상· 하부에 있는 슬래브에 끼워 넣을 수 있도록 개발하 였다.
- 축 하중 가력 시 등분포로 축 하중이 전달될 수 있도록 실험체 상부에 프레임을 설치하 였다. 횡 하중을 가력하기 위하여 설치한 압축 2,000kN 및 인장 1,300kN 용량의 유압서보 엑츄에 이터로 계획한 층간 변위비에 따라 점증되는 변위 제어 방식으로 가력하였다. 변위 이력은 [Fig.
대상 데이터
- 실험체는 총 2개로 기준 실험체 (NBW)와 제안된 PC 비내력벽 시스템을 적용한 실험체(PCW)이다. 두 실험체는 [Fig. 3]에 나타낸 바와 같이 포항 지진(2017)으로 인해 심각한 손상을 입은 벽식 아파트를 기반으로 설계 및 제작하였다.실험체는 엑츄에이터 용량 및 실험실 여건을 고려 하여 2/3 Scale로 축소하여 제작하였으며 이에 따른 실험체의 상세 및 배근 등의 일람은 [Table 1]과 [Fig.
- 본 연구에서는 개발한 PC 비내력벽 시스템의 성능 평가를 위해 실험체를 설계하고 정적 반복 가력 실험을 수행하였다. 실험체는 총 2개로 기준 실험체 (NBW)와 제안된 PC 비내력벽 시스템을 적용한 실험체(PCW)이다. 두 실험체는 [Fig.
- 앞서 언급한 바와 같이 제안한 PC 비내력벽 시스 템에서 4면에 슬릿을 두므로 실험체 NBW는 1,000 X1,800 X 135mm이고, 실험체 PCW는 960 X1,740 X 135mm이다.
데이터처리
- 기준 실험체와 제안한 PC 비내력벽 시스템을 적용한 실험체의 연성을 비교하기 위하여 [Fig. 11]에포락 곡선(Envelope curve)을 나타내고 [Table 2]에결과값을 나타내었다.
- 35%일 때 NBW 실험체에서 포항 지진(2017) 발생 시 나타난 벽식 아파트의 피해와 가장 유사한 균열이 발생하였다. 제안한 PC 비내력벽 시스템의 성능을 비교하기 위하여 층간 변위비 0.35%를 기준으로 NBW 및 PCW 실험체의 균열 양상을 비교하였다. 균열 양상은 [Fig.
성능/효과
- [Fig. 12 (b)]의 누적 에너지 소산을 비교하였을 때 3싸이클(층간 변위비 0.05%)까지는 두 실험체의 에너지 소산 능력이 비슷하나 이후 20싸이클(층간 변위비 0.3%)까지는 NBW 실험체가 PCW 실험체에 비하여 더 높게 나타났다. 이 구간에서 기준 실험체가 제안한 시스템을 적용한 실험체보다 더 높게 나온 것은 비내력벽과 내력벽이 이격되어 함께 거동 하지 않는 PCW 실험체에 비하여 NBW 실험체의 강도 및 강성이 높기 때문이라 판단된다.
- 1) 현재 시공되는 방식으로 제작한 NBW 실험체의 균열 및 파괴 양상은 실제 포항 지진(2017)으로 인해 발생한 벽식 아파트 피해와 유사하게 나타났다. 제안한 PC 비내력벽 시스템을 적용한 PCW 실험체는 내력벽에 일부 휨 균열이 발생하고 비내력 벽에는 균열 및 손상이 전혀 발생하지 않았다.
- 2) NBW 실험체의 하중이 PCW 실험체에 비하여 한국공간구조학회지 _ 83 문교영?김시윤?김승직?이기학 약 37% 높게 나타났다. 이는 PCW 실험체의 비내력 벽을 내력벽과 이격시켜 내력벽과 함께 거동하지 않도록 설치하였기 때문인 것으로 판단된다.
- 3) 제안한 시스템을 적용한 PCW 실험체의 변위 연성비가 NBW 실험체에 비하여 약 107% 높게 나타났다. 따라서 제안한 PC 비내력벽 시스템 적용시 기존 벽식 시스템보다 연성 능력이 우수할 것으로 판단된다.
- 4) 실험체의 파괴 시점까지의 누적 에너지 소산을 비교하였을 때 제안한 시스템을 적용한 PCW 실험 체가 NBW 실험체에 비하여 110.8% 높게 나타났다.따라서 제안한 PC 비내력벽 시스템 적용 시 기존 벽체 시스템보다 에너지 소산 능력이 우수한 것으로 나타났다.
- PCW 실험체의 경우 양단 내력벽 상·하부에는 균열이 발생하였으나 힌지로 연결되어 있는 비내력벽에는 균열 및 손상이 전혀 발생하지 않았다. NBW 및 PCW 실험체 모두 내력벽 부분에서 콘크리트 박리 현상 및 파괴가 일어났으나 PCW 실험체는 NBW 실험체에 비해 비교적 심하지 않은 파괴 양상을 보였다. 이는 PCW 실험체의 내력벽이 비내력벽과 이격되어 설치되어 있어 양단의 내력벽이 세장한 벽체로 작용하여 비교적 급격한 파괴가 발생하지 않은 것으로 판단된다.
- PCW 실험체의 연성비는 정가력 시 2.58, 부가력 시 2.50, 평균 2.54로 나타났다.
- 54로 나타났다. PCW 실험체의 연성비는 NBW 실험체에 비하여 평균 약 107% 증가하였다.
- 기준 실험체인 NBW 실험체의 경우 정가력 시층간 변위비 0.24%에서 최대 하중 559.59kN, 부가력 시 층간 변위비 0.36%에서 최대 하중 548.49kN 으로 나타났으며 최대 하중 이후 급격한 하중 저감을 보였다. PCW 실험체의 경우 정가력 시 층간 변위비 0.
- 8% 높게 나타났다.따라서 극한 상태까지 비교할 경우 제안한 PC 비내 력벽 시스템을 적용한 PCW 실험체가 NBW 실험체에 비하여 대체적으로 우수한 에너지 소산 능력을 가진 것으로 판단된다.
- 8% 높게 나타났다.따라서 제안한 PC 비내력벽 시스템 적용 시 기존 벽체 시스템보다 에너지 소산 능력이 우수한 것으로 나타났다.이와 같은 실험 결과를 고려할 때 제안된 PC 비내력벽 시스템은 균열 및 손상 제어에 큰 효과가 있으며 기존 벽체 시스템의 내진성능을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.
- 3) 제안한 시스템을 적용한 PCW 실험체의 변위 연성비가 NBW 실험체에 비하여 약 107% 높게 나타났다. 따라서 제안한 PC 비내력벽 시스템 적용시 기존 벽식 시스템보다 연성 능력이 우수할 것으로 판단된다.
- 제안한 PC 비내력벽 시스템을 적용한 PCW 실험체는 내력벽에 일부 휨 균열이 발생하고 비내력 벽에는 균열 및 손상이 전혀 발생하지 않았다. 따라서 제안한 PC 비내력벽 시스템은 균열 및 손상 제어에 효과가 있는 것으로 판단된다.
- 이는 PCW 실험체의 비내력 벽을 내력벽과 이격시켜 내력벽과 함께 거동하지 않도록 설치하였기 때문인 것으로 판단된다. 또한 NBW 실험체의 경우 낮은 층간 변위비에서 최대 하중에 도달한 후 급격히 파괴되었으나 PCW 실험체는 최대 하중에 도달한 후 휨 거동을 보이며 완만한 하중 저감을 나타내었다.
- PCW 실험체의 비내력벽을 내력벽과 이격시켜 내력벽과 함께 거동 하지 않도록 설치하였기 때문에 NBW 실험체에 비해 강성 및 강도가 떨어지는 것으로 판단된다. 또한 [Fig. 10]에 보이는 바와 같이 NBW 실험체에 비해 PCW 실험체의 하중-층간 변위 곡선이 매우 완만하게 나타났다. 이 또한 앞서 언급했듯이 비내력벽이 내력벽과 함께 거동하지 않도록 이격시켜 설치하여 양단의 내력벽이 세장한 벽으로 거동하기 때문인 것으로 판단된다.
- 본 실험에서 사용된 콘크리트의 압축 강도는 실험체와 동일 조건으로 타설 및 양생 후 강도를 시험 하였으며, 각 공시체 3개의 평균값으로 산정하였다.실험 결과, NBW 실험체 및 PCW 실험체의 콘크리트 압축 강도는 각각 24.7MPa 및 23.6MPa이다. 벽체 제작 시 사용한 D10 철근의 인장 실험 결과, 항복 강도는 452.
- 제안한 PC 비내력벽 시스템을 적용한 PCW 실험 체는 층간 변위비 0.05%에서 내력 벽체의 측면과 하단부에 초기 균열이 발생하였고, 층간 변위비 0.35%까지 내력 벽체의 균열이 점차 상부로 전달되 었다. 층간 변위비 0.
- 이 구간에서 기준 실험체가 제안한 시스템을 적용한 실험체보다 더 높게 나온 것은 비내력벽과 내력벽이 이격되어 함께 거동 하지 않는 PCW 실험체에 비하여 NBW 실험체의 강도 및 강성이 높기 때문이라 판단된다. 하지만 전체 에너지 소산 능력을 비교해 보았을 때 PCW 실험체가 NBW 실험체에 비해 110.8% 높게 나타났다.따라서 극한 상태까지 비교할 경우 제안한 PC 비내 력벽 시스템을 적용한 PCW 실험체가 NBW 실험체에 비하여 대체적으로 우수한 에너지 소산 능력을 가진 것으로 판단된다.
후속연구
- 따라서 제안한 PC 비내력벽 시스템 적용 시 기존 벽체 시스템보다 에너지 소산 능력이 우수한 것으로 나타났다.이와 같은 실험 결과를 고려할 때 제안된 PC 비내력벽 시스템은 균열 및 손상 제어에 큰 효과가 있으며 기존 벽체 시스템의 내진성능을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.