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외부벽체 강도증진형 보강이 적용된 비보강 조적조 건물의 내진성능평가
Seismic Performance Evaluation of Unreinforced Masonry Buildings Retrofitted by Strengthening External Walls 원문보기

한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, v.24 no.2, 2020년, pp.77 - 86  

설윤정 (인천대학교 일반대학원 건축학과) ,  박지훈 (인천대학교 도시건축학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nonlinear static analysis and preliminary evaluation were performed in this study to evaluate the seismic performance of unreinforced masonry buildings subjected to various soil conditions based on the revised Korean Building Code. Preliminary evaluation scores and nonlinear static analyses indicate...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구에서는 조적조 내진성능뿐만 아니라 보강량 및 보강위치, 보강 후의 내진성능을 알아보았다. 이를 통하여 국내 비보강 조적적 건물의 내진보강 활성화를 위해 거주중 시공이 용이한 외부벽체 중심의 적정 내진보강공 법과 이를 뒷받침할 수 있는 내진성능평가법에 대한 요구사항을 도출하고자 하였다.
  • 이 연구에서는 조적조 내진성능뿐만 아니라 보강량 및 보강위치, 보강 후의 내진성능을 알아보았다. 이를 통하여 국내 비보강 조적적 건물의 내진보강 활성화를 위해 거주중 시공이 용이한 외부벽체 중심의 적정 내진보강공 법과 이를 뒷받침할 수 있는 내진성능평가법에 대한 요구사항을 도출하고자 하였다. 국내 비보강 조적조 건물을 대상으로 가장 최근에 개정된 ASCE 41-17[8]에 따라 내진성능평가를 수행하여 국내 비보강 조적조 주택 건물 의 주요 파괴모드를 확인하고 건물 외부만을 보강하는 방식으로 간편하게 내진보강이 가능한 지 여부와 이를 위한 보강공법의 요구성능 수준을 확인 하여 적정 내진보강기술 개발 시 강도증진 공법에 요구되는 성능수준을 확 인하였다.

가설 설정

  • 재료강도 증가로 보강이 된 벽 체에서 여전히손상이 발생한다면 2단계로 넘어가서 전단강도와 강성을 1 단계의 50% 만큼 증가시키며 그래도 보강이 완료되지 않는다면 3단계로 넘어가서 2단계에서와 동일한 양의 강도와 강성을 추가하였다. 2단계와 3단계에서는 파괴유형은 변경하지 않고 단순히 강도와 강성만 증가되며 변 형능력은 변동이 없다고 가정하였다. 만약 손상된 벽체들만을 보강하여 전 체 건물의 성능수준이 충족되지 않는다면 보강대상 벽체를 해당되는 층의 전체 외부벽체로 가정하여 앞의 1~3단계를 반복하여 성능목표를 만족하는 보강안을 찾았다.
  • 2단계와 3단계에서는 파괴유형은 변경하지 않고 단순히 강도와 강성만 증가되며 변 형능력은 변동이 없다고 가정하였다. 만약 손상된 벽체들만을 보강하여 전 체 건물의 성능수준이 충족되지 않는다면 보강대상 벽체를 해당되는 층의 전체 외부벽체로 가정하여 앞의 1~3단계를 반복하여 성능목표를 만족하는 보강안을 찾았다. 보강 단계별 비선형 속성의 예는 Fig.
  • 이 연구의 해석모델에서는 내벽의 경우 벽체의 양면에 미장 마감이 되어 있으므로 ‘양호’로 간주하였고 외벽의 경우 벽체의 실내 측 면에 미장 마감이 되어 있으므로 ‘보통’으로 간주하였다. 설계기준 전단 강도의 경우 수평 및 수직 줄눈이 밀실하게 채워진 경우와 그렇지 않은 경우 를 구분하여 기본값을 적용하는데 해석 모델의 경우 줄눈이 밀실하게 채워 진 경우로 가정하여 기본값을 적용하였다. 재료강도의 기본값과 경과년수에 의한 강도 저감 계수를 Table 2에 나타내었다.
  • 2 MPa을 사용하였다. 재료의 상태와 경과년수에 따른 감소계수를 곱 하여 사용했고 재료의 상태는 보통으로 가정하여 계산하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조적조 건물의 특징은 무엇인가? 국내 민간건축물 중 많은 비율을 차지하는 조적조 건물은 주로 저층의 소규모 민간 주택으로 지어진 것들로 대부분 1988년에 내진 설계가 도입된 이후에도 내진설계 대상에서 제외되어 왔다. 대부분의 국내 조적조 건물은 철근이 사용되지 않은 비보강 조적조로 구성된다.
비보강 조적조 내진보강 방법을 민간 주택에 적용하기 어려운 경우는 언제인가? 국내 비보강 조적조의 대부분을 차지하는 저층 주택은 민간 건물이기 때문에 내진보강의 활성화가 쉽지 않다. 다양한 비보강 조적조 내진보강 방법이 있으나 시스템을 신설하여 공사의 범위가 증가하거나 기존 구조에 비해 고가의 보강재료를 사용하는 경우에는 비용 측면에서 민간 주택에 적용하기에 어려움이 발생한다. 직접 비용 이외에도 내진보강 공사가 진행되는 동안 실내에 거주가 어려운 환경이 되는 경우 일시적이지만 이주 비용이 발생 하기 때문에 경제적이고 시공 용이한 내진보강 기술이 요구된다.
철근이 사용되지 않은 비보강 조적조의 단점은 무엇인가? 대부분의 국내 조적조 건물은 철근이 사용되지 않은 비보강 조적조로 구성된다. 이 구조 유형은 횡력에 저항하는 주요 구조부재가 조적개체를 모르타르로 부착하여 구성되며, 이들 재료의 낮은 인장강도, 모르타르 줄눈의 시공상태 불량, 철근 등의 연성 보강재 부재로 인해 낮은 수평저항력과 취성적인 파괴양상을 나타낸다. 구조 상세의 측면에서도 벽체와 슬래브 사이에 별도의 연결재가 설치되지 않아 분리될 위험성이 있고 면외전도에 대해서도 취약하다.
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참고문헌 (13)

  1. Kim TW, Min CG, Lee HM. Seismic Performance Evaluation of Unreinforced Masonry Buildings By Using a Three-Step Procedure. EESK J. Earthquake Eng. 2011 Jun;15(3):57-64. 

  2. Yi WH, Lee JH, Oh SH, Yang WJ, Kang DE. A Study on Evaluation of Shear Capacity of Unreinforced Masonry Wall. Journal of the Architectural Institute of Korea. 2005 Oct;21(10):3-10. 

  3. Baek EL, Kim JH, Lee SH, Oh SH. Nonlinear Analysis mod el Considering Failure Mode of Unreinforced Masonry Wall. Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection. 2014 Jul;18(4):33-40. 

  4. Heo JS, Lee SH. Analytical Study on the Seismic Capacity for Existing Masonry Building in Korea. Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection. 2009 Nov;13(6):75-87. 

  5. Hong JM, SHin DH, Kim HJ. Nonlinear Analytical Model of Unreinforced Masonry Wall using Fiber and Shear Spring Elements. Journal of Computational Structural Engineering Institute in Korea. 2018 Dec;31(6):283-291. 

  6. Parisi F, Augenti N. Seismic Capacity of Irregular UnReinforced Masonry Walls with Openings. Journal of the Earthquake Engineering Structural Dynamics. 2013 Jan;42(1):101-121. 

  7. Nakamura Y, Derakhshan H, Rfiffith MC, Magenes G, Sheikh AH. Applicability of Nonlinear Static Procedures for Low-rise Unreinforced Masonry Buildings with Flexible DiaPhragms. Journal of Engineering Structures. 2017 Apr;137:1-18. 

  8. American Society of Civil Engineers. ASCE 41-17 Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings. c2017. 

  9. National Disaster management Research institute. Study on Seismic Retrofitting Techniques for Unreinforced Masonry Buildings. c2009. 

  10. Architectural Institute of Korea. Seismic Building Design Code and Commentary(Korea Building Code). c2019. 

  11. Korea Infrastructure Safety Corporation. Guide Lines for Seismic Performance Evaluation for Existing Buildings. c2013. 

  12. Ministry of Education. Seismic performance evaluation and retrofit manual for school facilities. c2019. 

  13. Choi HK, Park BK, Bae BI, Choi CS. Lateral Resistance of Unreinforced Masonry Walls Retrofitted with ECC. Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction. 2010 Dec;26(12):3-10. 

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