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철골 끼움가새골조로 보강된 학교건물의 내진성능평가를 위한 비선형 해석 모델에 관한 연구
유석형,고관욱 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.4
Recently, damage to buildings due to earthquakes in Korea occurred mainly in school buildings and Piloti-type multi-family houses, highlighting the need for seismic retrofit for buildings of the same type. In the early days of the seismic retrofit project for school facilities, various patented methods using dampers as a ductile seismic retrofit method were applied without sufficient verification procedures. However, in 「 School Facility Seismic Performance Evaluation and Retrofit Manual, 2021」, when the patented method is applied, it must be applied through a separate strict verification procedure, and instead, the strength/stiffness retrofit method was induced as a general method. In practice,when evaluating seismic performance for retrofit by infilled steel frame with brace, the analysis model is constructed by directly connecting only the steel brace to the existing RC member. However, if the frame is removed from the analysis model of the infilled steel frame with brace, the force reduction occurring on the existing RC member near the retrofit is considered to be very large, and this is judged to affect the review of whether to retrofit the foundation or not. Therefore, in this study, preliminary analysis with variables such as whether or not steel frame is taken into account and frame link method for the analysis model of RC school building retrofitted by infilled steel frame with brace and nonlinear analysis for actual 3-story school building was performed, and basic data for rational analysis model setting were presented by comparing preliminary analysis and pushover analysis results for each variable. 최근 국내 지진으로 인한 건축물의 피해는 주로 학교건물과 필로티형 다가구 주택에서 발생함으로써 동일한 형식의 건물에 대한 내진보강 필요성을 부각시켰다. 학교시설 내진보강사업은 초기에 연성보강방법으로서 댐퍼를 활용한 다양한 특허공법들이 충분한 검증 절차 없이 적용되었다. 그러나 「학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼, 2021」에서는 특허공법 적용시 별도의 엄격한 검증절차를 통하여 적용토록 하고 대신 일반공법으로서 강도/강성보강공법의 활성화를 유도하였다. 학교건물의 강도/강성 보강공법으로서 활발히 적용되고 있는 철골 끼움가새골조보강을 위한 내진선능평가 시 실무에서는 일부 제한된 조건에서 안전측의 내진성능평가 결과를 도출할 것으로 판단하여 기존 RC부재에 철골가새만을 직접연결하여 해석모델을 구성하고 있다. 그러나 철골 끼움가새골조의 해석모델에서 프레임을 제거할 경우 강성감소로 인한 보강 부근의 기존 RC부재에 발생하는 하중감소는 매우 클 것으로 사료되며 이는 보강부위 기초보강 유무 검토에도 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 철골 끼움가새골조를 이용하여 저층 RC 학교건물 내진보강 시 성능평가를 위한 해석모델에 대하여 철골 프레임 고려 유무, 프레임 링크방식 등을 변수로 한 예비해석과 실제 3층 학교 건물에 대한 비선형 정적해석에 따른 내진성능평가 를 수행하였으며, 변수별 예비해석 및 푸쉬오버 해석결과를 비교함으로써 합리적인 해석모델 설정을 위한 기초자료를 제시하였다.
유석형 ( Yoo Seok-hyung ),고관욱 ( Ko Kwan-wook ),이용현 ( Lee Yong-hyeon ),강대영 ( Kang Dae-young ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2
현재 전국의 모든 초·중·고등학교 시설물에 대한 내진보강사업을 활발하게 진행하고 있다. 지진하중이 학교 건물에 작용할 시 많은 붕괴요소들이 있지만, 특히 조적 허리벽에 의한 기둥 단주파괴현상도 대표적인 예로 들 수 있다. 본 연구에서는 위에 서술한 현상에 대하여 조적 허리벽 단부커팅이라는 공법을 통한 내진성능 향상효과를 분석하였다. 단부커팅이란 조적 채움벽이나 혹은 조적 허리벽의 단부를 잘라내어 구조체와 이격을 시킨 후 지진하중이 작용할 시 기둥에 대한 전단하중을 감소시키는 공법 중 하나로 이러한 방법은 내진보강공법으로서 일반적으로 사용되는 가새골조 혹은 내부 철골 끼움골조공법들과 비교하여 단순하고 보다 경제적이라고 판단된다.
중저층 상부벽식 하부골조 구조의 고유주기 산정식에 관한 연구
유석형 ( Yoo Suk-hyeong ),이용현 ( Lee Yong-hyeon ),고관욱 ( Ko Kwan-wook ),강대영 ( Kang Dae-young ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2
2017년 포항지진 당시 국내 소형주택의 품질관리제도 미흡 등으로 인해 필로티형 다가구 주택에 많은 피해가 발생했다. 현재 「필로티 건축물 구조설계 가이드라인」 제시한 내진 설계 계수와 고유주기 산정식은 고층 벽식구조 아파트를 대상으로 수행된 연구(Chun et al., 1998)를 바탕으로 제정된 것으로, 4층 이하 필로티형 다세대 주택의 경우 상부 벽체는 휨변형보다 전단변형에 가까운 거동을 할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 상부 벽체, 하부 골조의 조건을 변화시켜 MIDAS Gen을 활용한 고유치 해석, 기존 연구에서 제시된 고유주기 산정 근사식 (Zalk 2001), 「필로티 건축물 구조설계 가이드라인」에서 제시한 벽식구조 고유주기 산정 근사식의 고유주기를 비교 분석 하였다.. 그 결과 상부벽체 전단강성을 유지하고 하부골조 전단강성을 변화시킨 경우가 더 큰 고유주기의 변화를 나타냄에 따라, 복합구조의 고유주기 산정식은 복합구조의 새로운 고유주기 산정식에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
철골 끼움가새골조로 보강된 학교건물의 내진성능평가를 위한 비선형 해석 모델에 관한 연구
유석형 ( Yoo Suk-hyeong ),이용현 ( Lee Yong-hyeon ),고관욱 ( Ko Kwan-wook ),강대영 ( Kang Dae-young ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2
기존 RC부재와 철골보강재 사이를 앵커로 일체화한 보강된 부재에 대한 내진성능평가를 위하여 SRC 부재의 힌지속성이 필요하지만 아직 국내·외적으로 정립되어 있지 않고 있으므로 현재로서는 기존 RC부재와 철골 보강재에 대한 성능평가를 별도로 수행하고 있다. 또한 철골 끼움가새골조 보강의 경우 기존 RC기둥에서 인장력을 전부 저항하도록 규정하여 실무에서는 철골 프레임을 제외한 가새만 모델링하여 내진성능평가를 수헹하고 있다. 그러나 이 경우 강성감소로 인한 보강 부근의 기존 부재에 발생하는 하중감소는 매우 클 것으로 사료되며 이는 보강부위 기초보강 유무 검토에도 영향을 미칠 것으로 판단된다.