보고서 정보
주관연구기관 |
고려대학교 Korea University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-04 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201500002423 |
DB 구축일자 |
2015-05-16
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키워드 |
공동주택.철근콘크리트.내력벽구조.전단벽+플랫플레이트 구조.지진모의실험.내진성능.축소모델.상사성.내진보강.Residential apartment building.Reinforced concrete.Bearing-wall structure.flat-plate core wall structure.Earthquake simulation test.Seismic performance.Small-scale model.Similitude.Seismic retrofit.
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초록
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연구의 목적 및 내용:
우리나라 총 가구 수의 58% 이상을 차지하는 공동주택은 대개 고층(15층 이상) 철근콘크리트 내력벽식 Box형 구조이거나, 최근 탑상형으로 30층 이상의 전단벽코아와 플랫플레이트로 이루어진 구조시스템을 사용하고 있다. 이러한 고층 공동주택의 구조형식은 세계적으로 그 내진성과 관련하여 연구가 상대적으로 매우 미흡한 구조시스템이다. 해외의 지진피해 사례에 비추어 주거 건물의 지진피해에 의한 손실이 전체 지진 피해에 차지하는 비율이 최소한 50% 이상임을 감안할 때, 이러한 고층 공동주택 건축구조시스템의 내
연구의 목적 및 내용:
우리나라 총 가구 수의 58% 이상을 차지하는 공동주택은 대개 고층(15층 이상) 철근콘크리트 내력벽식 Box형 구조이거나, 최근 탑상형으로 30층 이상의 전단벽코아와 플랫플레이트로 이루어진 구조시스템을 사용하고 있다. 이러한 고층 공동주택의 구조형식은 세계적으로 그 내진성과 관련하여 연구가 상대적으로 매우 미흡한 구조시스템이다. 해외의 지진피해 사례에 비추어 주거 건물의 지진피해에 의한 손실이 전체 지진 피해에 차지하는 비율이 최소한 50% 이상임을 감안할 때, 이러한 고층 공동주택 건축구조시스템의 내진성능을 사전에 파악하고 내진안전성 확보를 위한 사전 예방 및 사후 조치의 대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 따라서 본 연구의 목표는 이러한 고층 내력벽식 구조 및 탑상형 구조의 공동주택에 대하여 실제 일어날 수 있는 지진을 모사하는 진동대 실험을 수행함으로써 그의 내진 특성(강성, 강도, 에너지흡수능력, 및 변형능력 등)을 파악하고자 하는 것이다.
연구결과:
이상의 목표를 달성하기 위해 지진모의실험을 아래 1단계 연구에 후속해 2단계 연구를 수행하였다.
(1단계)1차년도 : 고층 RC 공동주택 구조시스템의 지진모의실험을 위한 예비연구
・ 우리나라 고층 RC 공동주택으로서 대표적인 내력벽식 및 탑상형 구조형식 선정 및 설계
・ 벽체와 슬래브로 이루어진 부분구조에 대한 실물크기 정적 횡가력 실험 수행으로 구조거동특성 파악
・ 상기 실물 부분구조에 대한 축소모델 정적 횡가력 실험 후 실물크기 실험결과와 비교, 상사성 확인
・ 지진모사 실험시설 및 데이터취득시스템의 성능 예비 실험.
・ 고층 RC 공동주택의 선형 및 비선형 지진응답에 대한 사전 예측
(1단계)2차년도 : 10층 내력벽식 RC 공동주택의 지진모의실험에 의한 내진특성평가
・ 1차년도 예비연구에 의한 최적 축소율 결정
・ 10층 축소모델의 설계 및 제작, 지진모의실험장치 설계 및 시공
・ 1방향 및 2방향 지진모의실험 수행
・ 선형·비선형 해석을 통한 실험체 지진응답예측
・ 실험결과의 정리 및 분석, 손상패턴과 붕괴모드 분석
・ 해석결과와 실험결과 비교에 의한 해석모델의 개선
(1단계) 3차년도 : 지상 층에 필로티를 가진 9층 내력벽식 구조의 내진특성 평가 (연구내용은 1단계 2차년도와 동일)
(2단계) 1차년도 : 25층 탑상형 전단벽 코아 + 플랫플레이트 구조의 내진특성평가 (연구내용은 1단계 2차년도와 동일)
(2단계) 2차년도 : RC 고층 공동주택의 총체적 내진안전성평가
・ 상사성 관계식에 의한 축소모델 거동의 실물크기 구조물로의 치환
・ 1단계 2차, 3차, 및 2단계 1차년도 수행된 구조시스템의 거동 특성 상호 비교 평가
・ 실험결과와 해석결과의 상관성 분석에 의한 해석모델의 개선
・ 실험결과 분석에 근거한 우리나라 내진설계기준의 합리성 평가 및 개선안 제시
・ 지진에 의한 손상 평가, 안전성, 보수 후 사용여부평가를 위한 점검목록 및 수집 자료의 분석 제시
・ 고층 공동주택의 지진에 대한 사전·사후 보수 보강을 위한 제안
연구결과의 활용계획:
・ 연구결과 얻어진 고층 공동주택의 지배적인 손상 및 붕괴모드는 이들 공동주택의 지진손상 평가와 사전 및 사후 보강법에 대한 매우 소중한 자료로 활용할 수 있다. 또한 얻어진 정보는 우리나라 내진설계기준의 개선에 직접적으로 기여할것이다.
・ 지진모의실험을 위한 축소모델의 설계, 제작, 지진모의실험의 수행, 실험결과의 분석 등을 제공하여 사용자로 하여금 보다 용이하게 지진모의실험을 접할 수 있게 함으로써 지진모의실험을 이용한 보다 많은 연구 수요를 창출하며, 따라서 우리나라 지진공학의 발전에 크게 기여할 것으로 예상된다.
Abstract
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Purpose & contents:
The structural systems for the residential apartments, which cover more than 58% of the total number of the residential units in Korea, are generally high-rise reinforced concrete bearing-wall(Box type) systems, or high-rise(30 stories or higher) tower type of shear-wall core
Purpose & contents:
The structural systems for the residential apartments, which cover more than 58% of the total number of the residential units in Korea, are generally high-rise reinforced concrete bearing-wall(Box type) systems, or high-rise(30 stories or higher) tower type of shear-wall core plus flat-plate system. These high-rise structural systems for residential apartments lack the research in the field of earthquake engineering world-wide when compared with other systems. Since the economical loss due to damage of the residential units generally appears to occupy more than half of the total when a severe earthquake strikes a regional society in review of the cases of past severe earthquakes in the world, it is very important to investigate the seismic performance of these structural systems used for high-rise residential apartment buildings, and to establish preventive and remedial strategies for the seismic safety. Therefore, the purpose of this research is to clarify the seismic response characteristics of these structures(i.e. stiffness, strength, energy absorption capacity, deformability, and so on) by performing earthquake-simulation tests on the small-scale models of high-rise bearing-wall and tower-type building structures.
Result:
To achieve the above purpose, the following researches were conducted over the first three-year and the second two-year researches.
(First step)First year : Preliminary study on earthquake-simulation test
・ Selection and design of prototype structures based on survey of inventory.
・ Reversed lateral-load test on the full-scale subassemblage of the bearing wall and slab.
・ Reversed lateral-load tests on the small-scale models of the above subassemblage and check of the similitude
・ Preliminary test of earthquake simulation facility and data acquisition systems to check the capacity and reliability
・ Preliminary prediction of the seismic response of high-rise residential building structures.
(First step)Second year : Earthquake-simulation test on the 10-story bearing-wall structure
・ Determination of optimun reduction scale
・ Design and construction of 10-story reduced scale models
・ Earthquake simulation tests
・ Prediction of seismic behaviors of models through linear and nonlinear analyses
・ Reduction and analysis of test data
・ Improvement of analytical modeling by investigation of correlation with test results
・ Investigation of governing damage pattern and failure mode
(First step)Third year : Earthquake simulation test on the piloti-type bearing-wall structure(same as in the First step Second year.)
(Second step)First year : Earthquake simulation tests on the 25-story flat-plate core wall structure(same as in the First step Second year.)
(Second step)Second year : Overall evaluation of seismic performance of high-rise RC residential buildings
・ Prediction of seismic response of prototype structures based on similitude relationships
・ Comparative evaluation of seismic response characteristics of the structures tested in the First step 2nd, 3rd, and Second step 1th years.
・ Improvement of analytical modeling by investigation of correlation with test results.
・ Evaluation of existing seismic codes and suggestion of improvements.
・ Development of check lists for the assessment of damage, safety, and retrofit or strengthening criteria
・ Suggestion of efficient strategy to retrofit or strengthening before or after earthquake damage.
Expected Contribution:
・ The governing damage and failure modes obtained through research will make a crucial role in providing the direction in the seismic retrofit or strengthening before and after earthquake. Also, the obtained information will directly contribute to improvement of the existing seismic design codes.
・ The analysis of obtained test data will facilitate the use of earthquake simulation facilities for the general researchers, engineers, and building owners. This will lead to increase of the research demand on the earthquake simulation facilities and thereby contribute to the advancement of earthquake engineering in Korea.
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