축력비에 따른 수정된 단부 횡보강상세를 갖는 특수전단벽의 내진성능

천영수,박지영,Chun, Young-Soo,Park, Ji-Young 한국토지주택공사 토지주택연구원 2016 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.7 No.1

이 논문은 최근 천영수 등(2011)에 의하여 제안된 벽체 단부 횡보강상세를 지닌 벽체를 중심으로 벽체의 구조성능 영향 변수들을 대상으로 한 실험결과와 그에 따른 내진거동 및 이력특성을 제시하고 있다. 제시된 결과는 동 벽체의 비선형이력특성을 규명함으로써 향후 성능기반설계의 적용을 위한 기초자료를 제공하게 될 것이다. 실험결과, 제안된 횡보강 상세를 채용한 실험체의 균열 및 파괴 양상은 축력과 내진철근의 적용 여부와 상관없이 유사한 경향을 나타내었으며, 기준에서 제시하고 있는 설계식에 의하여 실험체의 최대강도를 잘 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 축력이 높을 수록 초기강성과 최대강도는 증가하나 변형능력은 떨어지는 경향이 있어 고 축력으로 인한 변형능력 감소에 대한 고려가 필요할 것으로 보이며, 고 축력이 작용하는 벽체의 경우 내진철근의 사용이 변형능력의 확보라는 관점에서 매우 효과적인 방안이 될 것으로 보임으로 가능하다면 소성힌지 영역은 내진철근을 사용한 경계요소로 보강하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. In this paper, we propose experimental results, which target the major variables that influence the structural performance of a wall, as well as the resulting seismic and hysteretic behavior. Results also provide the basis for the application of performance based design by identifying the nonlinear hysteretic behavior of the wall with boundary element details recently proposed in previous study by Chun et al(2011). From the experimental results, the crack and fracture patterns of a specimen, which adopt the proposed boundary element details, showed similar tendencies regardless of whether axial force or high performance steel bars is applied. Furthermore, results show that the maximum strength of the specimen can be predicted accurately based on the design equation proposed by the standard. In addition, with a higher axial force, there is a tendency that both the initial load and maximum strength increase as deformation capacity reduces, requiring consideration of the reduced deformation capacity due to a high axial force. For walls under such high axial forces, using high performance steel bars is a very effective manner of enhancing deformation capacity. Therefore, reinforcing the plastic hinge region with boundary elements using high performance steel bars is preferable.

벽식구조 아파트건물의 강재이력형 댐퍼 적용성 평가

천영수,박지영,Chun, Young-Soo,Park, Ji-Young 한국토지주택공사 토지주택연구원 2012 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.3 No.4

이 연구에서는 국내 아파트 건물의 주요 횡력저항시스템인 전단벽식 구조를 대상으로 제진장치의 적용 가능성을 검토해 보았다. 연구목적 달성을 위하여 ASCE/SEI 7-10 제진구조물 설계방법을 현재 설계 중이거나 이전에 설계된 4개의 대표적인 전단벽식 아파트에 적용하여 내진성능 확보를 위하여 요구되는 제진장치의 성능에 대하여 조사하였다. 연구결과, 전단벽식 아파트에 제진장치를 이용하여 내진성능을 확보하기 위해서는 탄성강성이 높은 전단벽의 영향으로 인하여 제진장치의 강성이 매우 커야 함을 알 수 있었다. 이와 같은 높은 강성의 제진장치는 현실적으로 구현하기 매우 어려울 수 있으므로 전단벽식 건물에 제진장치를 설계할 때 주의하여야 하며, 벽량이 많은 전단벽식 건물의 경우 강재이력형 제진장치의 적용에 한계가 있는 것으로 판단된다. In this study, the possibility of applying the damping devices to shear-wall dominant apartment buildings(SDA) was examined. In order to achieve research objectives, ASCE/SEI 7-10 design procedure for structures with damping systems applied to four representative apartment buildings which are under design or previously designed with the shear-wall dominant system, and the performances of damping devices were investigated. It is shown that in order to secure the seismic performance of SDA by using dampers, the stiffness of the dampers should be very large because of the effects of shear walls with the high elastic stiffness. But since this large stiffness is highly difficult to implement in reality, prudent decisions have to be made in designing the SDA with damping system and friction dampers with the high initial stiffness are more effective than hysteretic steel dampers.

원커팅 철근보강 PHC 말뚝의 속채움 콘크리트 부착파괴 성능

천영수,심영종,박종배,Chun, Young-Soo,Sim, Young-Jong,Park, Jong-Bae 한국토지주택공사 토지주택연구원 2011 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.2 No.4

말뚝두부와 기초판의 연결방법으로서 기존의 강선남김방식은 시공성이 좋지 않고, 말뚝두부에 파손 및 균열이 발생할 가능성이 높을 뿐만 아니라 현장 인명사고가 자주 발생하여 최근에는 대안적인 방법으로서 원커팅에 의한 철근보강 방식이 제안되어 사용되고 있다. 하지만 이러한 방법들은 역학적인 성능규명에 의하여 그 상세가 구체적으로 제안 또는 검증된 사례가 없다. 이 연구는 원커팅 철근보강 방식에 있어서 최적 보강상세를 제안 할 목적으로 후 타설된 말뚝 내 속채움 콘크리트와 말뚝간의 전단마찰 저항력의 부족으로 인한 파괴를 실험을 통하여 규명하고, 적정 채움 깊이를 제안하였다. 실험결과에 근거하여 말뚝 부착파괴 강도를 안전측의 값으로 0.4MPa를 가정한다면, 부착파괴 이전에 철근이 항복에 도달하도록 하기 위해서 속채움 콘크리트의 깊이는 최소한 PHC 450과 PHC 500의 경우 600mm 이상, PHC 600의 경우 1,000mm 이상 확보하여야 할 것으로 판단된다. Existing method protruding strands that are embedded in PHC pile to connect pile head and foundation slab shows poor constructibility. As this causes crack and damage in pile head and casualties often occurs in construction site during the work, alternative method called one-cutting method, in which pile above the ground surface and strands embedded in pile are completely cut and pile head is reinforced with rebar for connection with foundation slab, is currently adopted. However, the capacity of details for these methods are not mechanically proved. In this study, in order to suggest proper details of reinforcement for one-cutting method, failures due to lack of shear resistance between infilled concrete and PHC pile are analyzed through experiments and embedded depth with infilled concrete inside PHC pile is suggested. Assuming that slip failure strength is 0.4MPa, which is obtained from experiment conservatively, to have rebar yielded before slip failure, minimum depth of infilled concrete for PHC 450 and PHC 500, need to be 600mm above, and for PHC 600, 1,000mm above.

강재프레임 모듈러주택의 바닥충격음 성능평가

천영수,방종대,김갑득,유송이,Chun, Young-Soo,Bang, Jong-Dae,Kim, Gap-Deug,Yoo, Song-Lee 한국토지주택공사 토지주택연구원 2014 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.5 No.2

이 논문에서는 최근 관심을 모으고 있는 강재프레임 모듈러주택의 건식 바닥시스템을 대상으로 바닥충격음 차단성능을 확보하기 위하여 시도된 다양한 바닥구조의 실험결과에 대하여 제시하고 있다. 실험결과, 단위모듈 건식온돌 바닥구조는 완충구조로서 액체몰을 사용한 바닥구조 D31(D32)를 사용하는 조건에서 경량충격음의 경우 주택건설기준 등에 관한 규정에서 정하고 있는 바닥충격음 차단성능의 1등급 수준의 확보가 가능하고, 중량충격음의 경우는 바닥충격음 차단성능의 최저등급이기는 하나 기본적인 성능의 확보가 가능한 것으로 평가되었다. This paper presents various attempts to secure the floor impact sound insulation performance on the dry floor system of steel framed modular house that lately attracted domestic attention. Test results show that in the condition of using dry floor system of D31(D32), the light-weight impact noise performance records the top level in the floor impact sound insulation performance grading system. the heavy-weight floor impact noise performance meets the minimum sound level limit in the floor impact sound insulation performance grading system that enacted regulation on housing construction standards.

등방성 이력형 강재댐퍼를 이용한 RC 라멘조 아파트건물의 지진응답 개선

천영수,방종대,Chun, Young-Soo,Bang, Jong-Dae 한국토지주택공사 토지주택연구원 2014 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.5 No.2

수동형 제진장치를 이용하는 제진구조는 수년간 개발이 지속되고 있으며, 1990년대 중반이후로 여러 나라들에서 실무적인 적용이 빠르게 증가되고 있다. 국내의 경우 이러한 제진장치 중 강재이력형 댐퍼가 비교적 저렴한 비용과 설치와 관리가 용이하다는 이유로 건물의 내진설계를 위하여 보편적으로 많이 적용되고 있다. 이 논문에서는 건물의 지진응답을 개선하기 위하여 적용된 소위 카고메댐퍼로 불리우는 등방성 강재이력형 댐퍼(Isotropic Hysteretic Metallic Damper, IHMD)의 유효성에 대한 해석적인 사례연구를 제시하고 있다. 연구대상 건물은 18층 규모의 철근콘크리트 라멘조 아파트건물로 해석결과를 통하여 IHMD의 실효성을 실증적으로 보여주고 있다. 해석결과는 IHMD가 건물의 지진응답을 줄일 수 있는 매우 효과적인 방법임을 검증하고 있다. Passive energy dissipation systems for seismic applications have been under development for a number of years with a rapid increase in implementations starting in the mid-1990s in many countries. A metallic hysteretic damper has most commonly been used for seismic protection of structures in domestic area because they present high energy-dissipation potential at relatively low cost and easy to install and maintain. This paper presents an analytical case study of the effectiveness of isotropic hysteretic metallic damper(IHMD) called Kagome as a passive dissipative device in reducing structural response during seismic excitation. An eighteen-story RC framed apartment building is studied with and without IHMD. Results demonstrate the feasibility of these techniques for seismic mitigation. The inclusion of supplemental passive energy dissipation devices in the form of IHMD proved to be a very effective method for significantly reducing the seismic response of the building investigated.

경계요소의 횡보강근 상세를 개선한 RC 특수전단벽의 내진성능 평가

천영수,Chun, Young-Soo 한국토지주택공사 토지주택연구원 2012 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.3 No.2

이 논문은 KBC2009에서 규정하고 있는 RC 특수전단벽과 시공성 개선을 목적으로 제안된 경계요소 내 완화된 배근상세를 갖는 특수전단벽과의 비교 실험결과를 제시하고 있다. 연구목적에 따라 22층 벽식구조 아파트로부터 모델링된 최하층 벽체가 2/3크기로 축소되어 2개의 실험체가 제작되었으며, 일정축력 하에서 반복가력 실험이 실시되었다. 실험결과, 완화된 배근상세를 따르는 특수전단벽체은 KBC2009의 배근상세를 따르는 특수전단벽체와 등가점성 감쇠비를 통해 계산된 에너지소산능력 및 연성도에서는 약간의 차이를 보이고 있으나, 하중-변위 측면에서는 매우 유사한 능력을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 현행 설계기준에서 제시하고 있는 1.5% 수준의 층간횡변위비 조건을 충분히 만족하고 있음을 확인하였다. This paper summarizes the seismic performance of two shear walls with different reinforcement details in boundary elements. One is a special shear wall designed by KBC2009 and the other is a shear wall with improved reinforcement details in boundary elements, which is a newly proposed type of special shear wall. Experimental tests under cyclic reversed loading were carried out with two 2/3 scale shear walls which were modelled from the lower part of seismic-resisting shear wall in 22-stories wall-slab apartment building. The experimental results show that seismic performance of shear wall with improved reinforcement details was almost similar to that of special shear wall with respect to the moment-drift ratio. However, energy dissipation capacity and ductility were slightly different. Also, shear wall with improved reinforcement details in boundary elements satisfied the inter-story drift limit of 1.5% from KBC2009.

면진층을 가지는 1/10 축소된 15층 무량판 아파트건물의 진동대 실험

천영수,Chun, Young-Soo 한국토지주택공사 토지주택연구원 2011 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.2 No.3

This paper presents the results of performance verification tests of the isolated flat plate apartment building with the laminated rubber bearings. The shaking table test is carried out in CABR(China Academy of Building Research) with two 1/10 scale isolation and non-isolation models under 4 excitation waves. The shaking table test is proceeding from x axis, y axis and x+y axis with different amplitude of acceleration values. The results show that, to non-isolated model, the natural vibration period is remarkably decreased and entered non-linear condition after moderate earthquake. Its accelerations become lager with increasing storey number and completely collapsed under large earthquake. The inter-storey shifts largely exceed the limit values of regulated displacement angles. But to isolated model, the natural vibration period of isolated modal is almost the same in all conditions and still in its elastic condition. The earthquake loading is greatly reduced and the accelerations of superstructure are greatly reduced. The inter-storey drifts are very small and can be neglected. The isolated model is in translational state and can be seen as a rigid whole. The displacements of isolation layer are in the allowable range. This experiment demonstrates that the seismic isolation is very effective to mitigate the influence of earthquake on structures and it is possible to increase the serviceability due to decrease the floor acceleration. facilities from their good states that is superior to non-isolated structure. 본 논문은 적층고무형베어링을 갖는 15층 면진 무량판 아파트건물의 내진거동을 진동대실험을 통하여 검증한 결과를 제시하고 있다. 진동대실험은 중국의 CABR에서 1/10규모의 모형실험체를 대상으로 수행되었다. 실험의 진행은 4개의 지진파를 이용하여 X, Y, X+Y방향으로 다양한 크기의 지진동이 입력되었다. 실험결과, 비 면진건물은 중진레벨에서 진동주기가 현저히 감소하고, 비선형적인 거동을 보였으며, 가속도가 건물의 높이에 따라 현저하게 증가하고, 층간변위도 허용한계를 넘는 거동을 보였다. 반면, 면진건물은 중진레벨에서 거의 일정한 진동주기의 탄성적인 거동을 나타내었으며, 지진하중과 층 가속도가 현저하게 감소하는 응답을 나타내었다. 또한 면진층의 변위는 허용범위 내에서 거동하고, 층간변위는 무시할 수 있을 만큼 작은 강체거동을 나타내었다. 결론적으로 면진은 건물에 대한 지진의 영향을 감소시키는데 매우 효과적이며, 층 가속도의 감소를 통하여 사용성을 증가시키고, 건물 내 설비 등을 안전하게 보호할 수 있음이 입증되었다.

경계요소 횡보강근의 상세와 배근간격에 따른 특수전단벽의 내진성능

천영수,Chun, Young-Soo 한국토지주택공사 토지주택연구원 2015 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.6 No.1

이 논문에서는 최근 강화된 내진규정에 의하여 현장에서 시공에 어려움을 겪고 있는 특수전단벽의 배근상세를 완화할 목적으로 제안된 경계요소 횡보강상세에 대하여 횡보강근의 형태와 배근간격에 따른 실험결과를 제시하고 있다. 실험결과, 제안된 횡보강 상세를 채용한 실험체의 균열 및 파괴양상은 폐쇄형 후프를 사용한 실험체와 유사한 경향을 나타내었으며, 최대강도도 예상값을 모두 상회하는 것으로 나타났다. 또한, 에너지 소산능력을 비교한 결과, 완화된 배근상세를 따르는 실험체(SSWR2)의 경우 기존 설계기준의 특수전단벽 실험체(SSW2)와 유사한 내진성능을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 설계기준에서 제시하고 있는 1.5% 수준의 변형각 조건을 충분히 만족하고 있어 구조물의 주요 횡력저항 요소로서 사용될 수 있을 것으로 판단된다. This paper presents experimental results on detailing of boundary element transverse reinforcement, proposed to alleviate placement detailing of special shear wall experiencing difficulty in construction at the sites due to recently reinforced seismic regulations, according to the type and placement interval of transverse reinforcement. As a result of experiment, crack and destruction aspects of SSWR series specimen that employed the proposed detailing of transverse reinforcement showed similar trend as SSW series specimen that used closed hoop. Predicted maximum strength values were exceeded. Also as a result of comparing energy dissipation ability, SSWR2 specimen that follows alleviated placement detailing was found to have similar seismic performance as special shear wall SSW2 specimen based on the existing design standard. As it satisfies the deformation angle condition of 1.5% provided in the design standard, SSWR2 can be used as the main lateral force resistance element in structures.

저층 경량건물의 고성능 내진을 위한 복합면진시스템의 적용

천영수,Chun, Young-Soo 한국토지주택공사 토지주택연구원 2013 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.4 No.2

이 논문에서는 저층 경량건물을 대상으로 고성능 내진을 구현하기 위하여 적용된 복합면진시스템의 적용효과가 비선형해석과 현장실험을 통하여 제시되었다. 이 연구에서 적용된 복합면진시스템은 슬라이딩베어링(sliding bearing)과 적층고무베어링(laminated rubber bearing)을 혼용하는 방법으로 전체 면진시스템의 고유주기를 신장시키는데 있어서 적층고무베어링이 지니는 한계를 극복하기 위한 것이다. 비선형해석결과, 복합면진시스템을 채용하여 설계된 면진건물은 아주 드물게 발생하는 강진에 대해서도 최대응답변위가 허용설계변위 이내이며, 최대응답전단력이 설계지진력 이하이므로 안전하게 유지될 수 있음을 알 수 있었다. 또한 현장실험결과, 면진층의 강성은 설계 등가강성 값의 약 95.8%에 해당하는 값을 나타내 전체 면진시스템의 실제 특성이 설계값과 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다. This study presents application effects of hybrid seismic isolation system to realize high seismic performance for low-rise lightweight buildings through a non-linear analysis and onsite experiments. The complex seismic isolation system applied in this study is a method of mixing sliding bearing and laminated rubber bearing in order to overcome limitation of laminated rubber bearing in increasing natural period of the whole seismic isolation system. As a result of the non-linear analysis, seismic isolation buildings designed with complex seismic isolation system are safe because its maximum response displacement is within allowable design displacement even for a strong earthquake which rarely occurs and its maximum response shear is less than design seismic force. As a result of the onsite experiment, the rigidity of seismic isolation stories corresponds to approximately 95.8% of the design equivalent stiffness value. This indicates that actual properties of the whole seismic isolation system correspond to design values.

철판삽입 합성전단벽의 전단강도와 내진거동

천영수,박지영,이종윤,Chun, Young-Soo,Park, Ji-Young,Lee, Jong-Yoon 한국토지주택공사 토지주택연구원 2017 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.8 No.3

This study proposed hybrid coupled shear wall in the steel plate insertion method, which is capable of reinforcing the shear strength of the entire wall without increasing wall thickness in the wall-slab apartment buildings. The proposed hybrid coupled shear wall was tested for its effectiveness, shear strength and seismic behavior in experiment. As a test result, the shear strength improvement by the proposed hybrid coupled shear was found effective. Integral-type of steel plate insertion was found more effective than separate-type steel plate insertion. In this case, if the stud enforcement method proposed in this study was used, the shear strength of hybrid coupled shear wall was recommended to calculate using the KBC2016 0709.4.1(3) method. The steel plate inserted in the proposed method was found to have no significant impact on the final fracture behavior and bending strength of hybrid coupled shear wall. The shear strength at the final destruction of the wall was merely about 1/50 of the entire design shear strength. Thus, it is deemed that the wall was over excessively designed regarding the shear force in the existing design method. This finding indicates further study on wall designing to ensure effective and economic designing based on appropriate strength estimation under the destruction mechanism.