초록 ▼

콘크리트 구조체의 결함은 다양한 원인으로 발생하는데 설계 또는 시공 중에 발생하는 결함 외에도 사용기간 진동, 건조수축, 과다하중, 성능저하 등으로인하여 구조체의 내구성, 안전성, 미관의 저하 등 다양한 사용적, 구조적 문제를 야기하게된다. 이 중 시공 당시에 부주의, 생산 방법의 오류 등으로 인하여 발생할 수 있는 콘크리트의 저강도화는 건물이 완공된 후에도 구조적 문제를 발생시키게 되며 심한 경우 붕괴에까지 이를 수 있다. 이러한 콘크리트의 저강도화로 인하여 내력 저하가 가장 큰 부재가 압축부재라고 할 수 있다.

콘크리트 구조체의 결함은 다양한 원인으로 발생하는데 설계 또는 시공 중에 발생하는 결함 외에도 사용기간 진동, 건조수축, 과다하중, 성능저하 등으로인하여 구조체의 내구성, 안전성, 미관의 저하 등 다양한 사용적, 구조적 문제를 야기하게된다. 이 중 시공 당시에 부주의, 생산 방법의 오류 등으로 인하여 발생할 수 있는 콘크리트의 저강도화는 건물이 완공된 후에도 구조적 문제를 발생시키게 되며 심한 경우 붕괴에까지 이를 수 있다. 이러한 콘크리트의 저강도화로 인하여 내력 저하가 가장 큰 부재가 압축부재라고 할 수 있다. 압축부재의 내력이 저하될 경우 건축물에 미치는 영향은 심대하고 손상이 광범위에 발생하게 되므로 보강방법에 대한 연구가 필연적으로 수행되어야 한다.우리 나라 건축물의 경우 고층 아파트와 업무용 건물에서 저강도 현상으로 인한 구조적 문제가 제기되는 경우가 발생하고 있으므로 최소 공기 및 비용으로 구조제의 사용성능을확보하기 위해서는 보강방법의 개발과 함께 보강법의 성능에 대한 평가가 이루어져야 한다.현재 실제로 수행되는 보강공사는 결과에 대한 연구나 검정 없이 이루어지고 있는 상태로공법에 대한 평가가 시급한 상태이다.본 연구에서는 압축부재인 기둥과 벽체의 콘크리트 저강도화로 인한 구조적 문제의 해결과 사용성을 확보하기 위한 보강방안을 검토하고, 현재 압축재의 보강에 주로 사용되고있는 공법인 단면 증설 공법을 중심으로 연구하여 보강 후 거동에 대한 안전성 및 구조적성능을 파악하였다. 이러한 연구를 통하여 우리 나라의 현실에 적합한 공법을 연구하므로서 국내 기술 확보 및 자재의 국산화에 기여할 수 있을 것이다.철근콘크리트 기둥의 보강방법에 대해서는 무보강 철근 콘크리트 기둥을 기준으로, 콘크리트 타설 후 강판접착과 보강근 삽입에 의한 보강된 기둥의 성능을 규명하여 보강된 압축-휨 부재의 강도 증진 및 구조 거동에 영향을 미치는 요소를 실험적으로 규명하였다.또한, 벽체의 저강도화에 대처하기 위해 가장 기본적인 공법인 벽체의 두께를 증가시키거나 보강재로 벽체 외부를 보강하여 벽체의 축력 보강 성능에 대해 연구하였다. 저강도 현상이 발생한 벽체를 유리섬유로 보강하여 구조체의 거동을 파악하고 보강제로 고강도폴리머 콘크리트로 중타한 시험체를 제작하여 편심하중 및 편심없는 축하중을 가력하여 축력 및 편심에 따른 벽체의 거동 및 파괴 거동에 대해 연구하였다. 벽시험체의 제작에 사용한 콘크리트는 레미콘에 인위적으로 가수하여 강도를 저하시켰다.본 연구 년차별 수행결과 결론은 다음과 같다.철근 콘크리트 기둥의 보강방법에 대한 실험적 연구결과:(1) 하중 - 모멘트 관계에서 가력한 축력에 관계없이 기존 단면에 같은 두께의 강판을 사용하여 보강한 경우는 단면 증설 후 추가한 보강개수가 많을수록, 보강근 개수가 같을 경우는보강한 강판두께가 두꺼울수록 보강효과가 크다.(2) 보-기둥 시험체에서 최대하중은 단면의 크기, 철근 강판 두께 등에 의해 거동이 달라지며 기본 시험체에 비하여 단면이 증대된 시험체는 축하중 및 모멘트에 대해서 보강효과가큰 것으로 나타났다.(3) 강판의 유효 춤이 증가하여 하부 강판은 인장으로 상부 강판은 압축으로 작용하다가 그라우트재의 충전으로 완벽한 일체를 이루지 못하므로 상부 강판은 하중이 증가함에 따라 국부 좌굴 현상을 일으키게 되나 전체적으로 강도 발현에 대한 국부 좌굴로 인한 영향은 크지않다.(4) 단면 증타된 시험체의 강성 및 휨 거동은 일체화 되어있는 것과 유사하게 나타나므로우리나라 철근콘크리트 기준에 규정된 기둥 설계 법으로 설계하여도 무방하다.(5) 단면 증대법에 의한 기둥 부재의 보강은 강성, 휨 강도, 변형 성능, 연성도 등에서 우수한 것으로 나타났으므로 기둥의 보강방법으로 유효하게 사용할 수 있다.벽체의 보강방법에 실험적 연구결과:(1) 벽체 보강의 경우 벽체 표면에 보강재를 접착시키는 경우 축력 보강효과는 적은 것으로나타났으나 편심하중에 대해 편심이 증가할 경우 보강효과는 크게 나타난다. 폴리머 콘크괴 형태로 중앙부에서 콘크리트가 탈락되면서 파괴되었으나유리섬유를 접착한 시험체는 중앙부에서 콘크리트가 유리섬유로 인하여 완전히 탈락되지는않았으며 이로 인하여 파괴하중이 증가되었다.(3) 편심으로 가력한 시험체의 경우 무보강 시험체는 인장측 콘크리트가 파괴된 후 내부로파괴가 전달되면서 압축측 콘크리트가 파괴되며 피복이 탈락하는 전형적인 압축-휨 거동이발생하였다. 폴리머 콘크리트로 단면을 증가시킨 시험체의 경우 먼저 내부콘크리트가 먼저 파괴되거나 계면에서 파괴가 발생하여 폴리머 콘크리트 판이 좌굴되면서 내부 콘크리트가 파괴되었다.(4) 단면증대된 시험체는 하중-변형도 곡선에서 저강도인 콘크리트가 하중을 주로 부담하고고강도인 폴리머 콘크리트가 적게 하중을 부담하게 되어 먼저 중앙부의 철근콘크리트가 파괴되었다. 이는 고강도 폴리머 콘크리트로를 증타하여도 계면의 일체성 등에 대한 조치가 없는 경우 고강도 상능을 기대할 수 없다.(5) 콘크리트와 폴리머 콘크리트, 외부 접착된 유리섬유와 콘크리트, 보강 폴리머 판과 외부접착 유리섬유의 일체성 확보 등이 보강 후 벽체 거동에 중요한 영향을 미친다.(6) 보강된 철근콘크리트의 벽체 거동은 다양하게 거동하므로 설계법 제안을 위해서는 다양한 연구를 필요로 한다.

Abstract ▼

Since the mid of 1970's there have been booming andaccelerating the construction of various buildings, apartments and infrastructures.However, most of the structures are in very poor conditions, which is mostly due todesign errors, lack of material strength, poor workmanship a

Since the mid of 1970's there have been booming andaccelerating the construction of various buildings, apartments and infrastructures.However, most of the structures are in very poor conditions, which is mostly due todesign errors, lack of material strength, poor workmanship and inspection errors.Therefore, many safety evaluations for the structures have been conducted since 1990and found many structures with structural problems. In the several structuralproblems, the low concrete strength of compression members has the most severeinfluence on the structural safety. If the colums and walls has low strength ofconcrete for the several reason, the effect of damages on the structure can be disastrousand vast. However, the repair and strengthening techniques for compression membersare not well estabilished and evaluated. The development and evaluations of repair andrehabillitation techniques for compression members are quite urgently needed to beapplied to overloaded or damaged compression members.In this study, the retrofitting techniques to obtain proper structural strength andserviceability due to low concrte strength were examined and section increase method ofcolumns and walls were mainly investigated to estimate post-repair behavior.For the strengthening of reinforced concrete columns, the beam-column type testswere carried to investigate the strengthening effects of plate thicknessof encase steelplate and reinforcing bars in the grouted parts on the structural behavior of compressionmembers.To strengthen the walls subjected to compression and out-of-plane bending, thespecimens retrofitted with the section increase method and epoxy bonded glass fibertechniques were tested to the failure under centric and eccentric loads and investigatethe structural behavior, failure modes and strengthening effects.The results of this study are summarized as follows:Experimental Study on the Strengthening Behavior of Columns(1) The amount of reinforcing bars and thickness of encased steel plates significantlyaffect on the structural behavior.(2) The ultimate moment capacity of reinforced concrete beam-columns are significantlyincresed to 10 times of those of unstrengthened specimens.(3) The section increase techniques can be applied to the the column strengthening withinsufficient axial and moment capacity.(4) To calculate the ultimate moment capacity, the members can be regarded asmonolithically cast.(5) The section increase techniques is effective to increase strength and stiffness andductility.Experimental Study on the Strengthening Behavior of Walls(1) The section increase techniques are more effective method to increase flexuralcapacity than external reinforcing techniques.(2) The specimens subjected to the concentric loads fail at the mid-heist incompressionmanner. The axial capacity of the strengthened specimens with glass fiber areslightely icreased.(3) For the unstrengthend specimens subjected to eccentric loads, the failures areoccurred in the tension face of concrete and propagate to the compression face.However, at first the cracks of the increased specimens subjected to eccentric loadsareoccured the interface between concrete and polymer concrete and next the polymerconcrete plates are debonded and buckled and finally collape.(4) The axial forces are mainly supported by internal reinforced conrete with lowstrength and about 30% of the axial forces are supported by the external polymerconcrete.(5) To obtain full retrofitting effects, the interface between concrete and polymerconcrete and external reinforcing material bonded to reinforced concrete face have to tobe treated to behave monolithically.

목차 Contents

• 1. 서론...11
• 2. 실험계획 및 실험체 제작...12
• 3. 실험결과 및 분석...18
• 4. 결론...31
• 5. 추후과제...31
• 6. 실험사진...32
• 1. 서론...35
• 2. 실험계획 및 실험...35
• 3. 실험결과 및 분석...38
• 4. 결론...49
• 5. 추후과제...50
• 6. 실험사진...51