Earthquake resistance design has been developed many countries like Japan, USA, Mexico, New Zealand etc., which countries have experienced many earthquakes. Nowadays, earthquake resistance design has come into worldwide use. In Korea, the seismic design regulations have been established since 1988 i...
Earthquake resistance design has been developed many countries like Japan, USA, Mexico, New Zealand etc., which countries have experienced many earthquakes. Nowadays, earthquake resistance design has come into worldwide use. In Korea, the seismic design regulations have been established since 1988 in order to minimize the economic losses. Recently performance based design method has been adopted as a new Earthquake resistance design method. These regulations, however, are targeted for newly constructed buildings, In Korea, there are no regulations for existing buildings that built before 1988. So, we need to prepare the regulations that evaluate the seismic performance, furthermore proper retrofitting design guideline needs to be proposed when remodeling old buildings. This study was performed that many existing apartments is being a Remodeling object when considering the present condition of existing apartment and the problems of cost and environment in the future plan. When Remodeling construction is reviewed by former the Seismic Performance Evaluation Method, generating problems is evaluation by using Push-over. According to this, it provides the appropriate method of calculating the Seismic Ship Performance Index.
Earthquake resistance design has been developed many countries like Japan, USA, Mexico, New Zealand etc., which countries have experienced many earthquakes. Nowadays, earthquake resistance design has come into worldwide use. In Korea, the seismic design regulations have been established since 1988 in order to minimize the economic losses. Recently performance based design method has been adopted as a new Earthquake resistance design method. These regulations, however, are targeted for newly constructed buildings, In Korea, there are no regulations for existing buildings that built before 1988. So, we need to prepare the regulations that evaluate the seismic performance, furthermore proper retrofitting design guideline needs to be proposed when remodeling old buildings. This study was performed that many existing apartments is being a Remodeling object when considering the present condition of existing apartment and the problems of cost and environment in the future plan. When Remodeling construction is reviewed by former the Seismic Performance Evaluation Method, generating problems is evaluation by using Push-over. According to this, it provides the appropriate method of calculating the Seismic Ship Performance Index.
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문제 정의
본 연구에서는 총 4개의 대상구조물에 대하여 2004년 한국시설안전기술공단의 내진성능 평가 요령을 가지고 평가한 결과 현재의 내진성능평가의 성능지수 산정에 있어서 다음과 같은 결론올 얻을 수 있었다.
국내의 구조관련 실무자들에게 구조안전기술을 보급하는 시설 안전기술공단에서는 한국지진공학회의 언구내용을 이용하여 국내 건축구조물의 내진성능 평가기 법 및 31 해설을 출간하여 국내 건축물의 내진성능 펑가 기준을 제시하였다. 본 인구에서는 노후 공동주택의 내진성능을 평가하고 이에 대한 검 증을 통하여 내진평가 결과의 적절성을 파악하는 기초자료를 제시하기 위하여 수행하였다.
가설 설정
1차 내진성능평가는 한국 시설안전기술공단에서 제시하는 철근콘크리트 전단벽식 구조물의 내진성능평가 규정에 따라 기등과 벽의 단면적만을 이용하여 약산적으로 건물의 강도, 강성, 형상, 상세 및 기타, 그리고 노후도등의 항목으로 평가 하는 법이다. 각 항목별 평가는 구조도서를 이용하여 평가를 수행하였으며 상세 및 기타 항목과 노후도 항목은 가정하여 평가 하였다.
제안 방법
각 동의 구조해석을 수행한 후 X방향(구조물의 장축방향에 대한 Push-over해석을 수행하여 능력스펙트럼을 산정하여 정밀내진성능평가를 수행하였다. A동과 日동의 경우 [그림 8], [그림 9]와 같이 해석결과가 나타났으며, 이는 구조물이 X 방향 내진성능이 매우 부족하여 강도증진형 내진성능보강이 시급히 수행되어야 하는 구조물로 나타났다.
강성항목은 구조물의 층간변위와 수직부재들 간의 불연속성을 판단하는 연약층, 건물의 최상층에서의 층간 변위에 따른 인접성평가로 이루어져있다. 구조물의 기하학적인 내진취약성은 하중경로, 질량의 급격한 변화 그리고 비틀 림 등으로 평가한다. 각 동의 세부 항목을 평가하면 [그림 13]과 같이 70점~95점으로 평가되었다.
국내에 내진설계개념이 도입된 1988년 이전에 설계되어진 공동주택 2개동과 내진설계기준이 적용된 이후에 설계된 공 동주댁 2개동에 대하여 1차 내친성능평가방법을 수행하고, 정밀내진성능평가를 수행한 후 두 결과를 비교하여 1차 내진 성능평가의 결과가 정밀내진성능평가의 결과와 유사한 결론을 내고 있는지에 대하여 분석하였다. 1차 내진성능평가법은 시설안전기술공단에서 제시한 "기존건축물의 내진성능 평가 요령(안)”3>을 적용하여 평가하였으며 정밀내진 성능평가법은 ATC-40에서 제시된 Push-over해석의 결과를 이용한 능력스펙트럼법을 이용하여 평가를 수행하였다.
일반적으로 지진요구는 비탄성요구성능을 나타내며 구조물의 보유능력은 [그림 5]과 같이 비단성 정적해석으로 산정 되어 지며 구조물에 부가되는 요구 스펙트럼은 [그림 6]과 같이 일반적으로 주기(T)에 대한 응답가속도(S/의 형태로 표현된다. 이에 대한 능력과 요구곡선을 이용하여 [그림 기와 같은 성능점을 산정하여 내진성능을 평가한다. 이때 구조물 의 선형탄성응답은 5% 감쇠비의 요구스펙트럼을 이용하여 나타낸다.
이론/모형
국내에 내진설계개념이 도입된 1988년 이전에 설계되어진 공동주택 2개동과 내진설계기준이 적용된 이후에 설계된 공 동주댁 2개동에 대하여 1차 내친성능평가방법을 수행하고, 정밀내진성능평가를 수행한 후 두 결과를 비교하여 1차 내진 성능평가의 결과가 정밀내진성능평가의 결과와 유사한 결론을 내고 있는지에 대하여 분석하였다. 1차 내진성능평가법은 시설안전기술공단에서 제시한 "기존건축물의 내진성능 평가 요령(안)”3>을 적용하여 평가하였으며 정밀내진 성능평가법은 ATC-40에서 제시된 Push-over해석의 결과를 이용한 능력스펙트럼법을 이용하여 평가를 수행하였다. 연구에 사용된 공 동주댁의 개요는 [표 1]과 같다.
정밀내진성능평가는 지진에 대한 요구성능과 구조물의 보유능력을 응답가속도(S“) 및 응답변위(S。)로 각각 표현하여 한 그래프에 나타내는 방법이다. 능력스펙트럼법은 ATC-4(火과 F* EMA-273에 도입되었으며 지진에 대한 요구성능과 구조물의 보유능력을 한 래프에 표현하기 위하여 ADRS(Acc이eration Displacement Response Spectrum)형식을 사용한다. 일반적으로 지진요구는 비탄성요구성능을 나타내며 구조물의 보유능력은 [그림 5]과 같이 비단성 정적해석으로 산정 되어 지며 구조물에 부가되는 요구 스펙트럼은 [그림 6]과 같이 일반적으로 주기(T)에 대한 응답가속도(S/의 형태로 표현된다.
성능/효과
1) 1차 평가 지수는 내진설계도입 이전의 구조물과 내진설계이후의 구조물이 큰 차이를 나타내지 않았다.
2) 정밀평가 결과 내진설계 이전의 구조물은 성능점이 산정되지 않아 강도보강형 내진성능보강이 시급한 구조물로 나타났으며 내진설계가 적용된 구조물은 비교적 내진성능이 우수한 것으로 나타났다.
A동에서。동까지 1차 평가를 수행해 본 결과 [표 2]와 같은 항목점수를 나타내었고 각 항목점수를 합산하여 가중치를 곱하여 성능평가지수를 산정해 본 결과 [그림 5]와 같이 나타났다. 강도 및 강성항목에서는 평가점수가 내친설계 된 구조 물과 내진설계가 되지 않은 구조물이 작은 값의 차이를 나타내고 있으며, 형상항목에서는 내진성능의 여부와 관계없이 모두 만점을 받도록 산정되어 있어 문제점이 있는 것으로 나타났다. 1차 평가지수를 살펴보면 A동 아파트의 경우 71.
4점~852점으로 산정되었다. 내진성능을 갖춘 구조물과 내진성능을 갖추지 못한 구조물의 점수분포는 확연히 차이가 나지만 두 그룹 구조물의 점수 차이가 그리 크지 않은 것으로 나타났다. 이는 전운치식이 없는 일반인들에게 내진성능을 갖추지 못해도 안전한 것으로 생각할 수 있어 이에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
그림에서 나타난 바와 같이 X방향에 저항할 수 있는 X방향의 벽량이 적절히 배치되어 있어 지진 발생 시 횡력을 전단벽에 의해 저항할 수 있는 구 조물이다. 대상 아파트 C동을 A동, B동과 비교하였을 때 X방향 전단벽의 단면적과 길이가 각각 약528%, 약652%로 중가 하였고 D동은 A동, 日동과 비교하여 보면 X방향 전단벽의 단면적이 약 412%, 길이는 약 449%가 증가한 것을 알 수 있다.
후속연구
3) 1차 평가의 결과가 정밀평가결과와 상이하게 나타난 것은 형상부분의 평가항목이 적절치 못하기 때문으로 판단되며 공동주택에서는 질량변화, 평면변화, 입면변화의 항목설정을 수정해야 할 것으로 판단된다. 추후 필로티여부, 구조형 식의 변화 등의 항목이 신설되어야 하며 이에 관한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
이는 각 동의 구조평면도에서도 잘 나타나 있듯이 X방향의 횡력을 지지하는 요소가 매우 부족하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 C동 과 D동의 경우 [그림 10], [그림 11]과 같이 탄성구간에서 성능점이 산정되어 내진성능이 확보된 것으로 나타났으며, 추 후 연성을 확보할 수 있는 방안이 수립되어져야 할 것으로 판단된다.
내진성능을 갖춘 구조물과 내진성능을 갖추지 못한 구조물의 점수분포는 확연히 차이가 나지만 두 그룹 구조물의 점수 차이가 그리 크지 않은 것으로 나타났다. 이는 전운치식이 없는 일반인들에게 내진성능을 갖추지 못해도 안전한 것으로 생각할 수 있어 이에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다. 이는 정밀평가의 결과와 비교해 보아도 1차 평가의 점수가 대체적으로 높게 나타났으며 이는 평가점수 산정에 형상평가가 30%를 차지하고 있지만 질량변화, 평면변화, 입면변화가 거의 없는 공동주댁의 특성상 평가 점수의 30%가 기본점수로 더하여지고 있기 때문인 것으로 판단된다.
3) 1차 평가의 결과가 정밀평가결과와 상이하게 나타난 것은 형상부분의 평가항목이 적절치 못하기 때문으로 판단되며 공동주택에서는 질량변화, 평면변화, 입면변화의 항목설정을 수정해야 할 것으로 판단된다. 추후 필로티여부, 구조형 식의 변화 등의 항목이 신설되어야 하며 이에 관한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
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