사인파형 웨브주름 보강재를 이용한 중저층 철근콘크리트건물의 내진보강 = Seismic reinforcement of a low-rise reinforced concrete building using sinusoidal corrugated web members

국문 초록 (Abstract)

지진 발생시 피해사례를 조사해 보면 저층 건축물에서 피해가 가장 많으며 해당 건축물의 붕괴로 인한 2차 피해가 지배적임을 알 수 있다. 내진성능이 없는 건축물의 경우 철골 프레임, 전단벽, 부축벽 등을 이용하여 내진보강을 진행하고 있다. 그러나 해당 보강안들의 설치를 위해서는 기존 마감재나 벽체 등의 철거가 불가피하며, 강성이 강한 보강재로 인해 해당 구간에 지진하중이 집중되고 이에 기초의 부담이 증가하여 기초의 보강도 함께 이루어져야 한다는 단점이 있다.
본 연구에서는 일반적인 저층 건축물을 선정하여 기존의 보강방법 중 일반적인 방법인 전단벽 신설 보강안과 사인파형 웨브주름 보강재를 이용한 보강안을 비교하였으며 다음과 같은 효과를 기대할 수 있음을 확인하였다.
조적채움벽체의 철거 및 전단벽 신설에 따른 철근 배근과 콘크리트 양생기간이 필요하지 않아 짧은 기간안에 보강을 실시할 수 있다. 조적채움벽체의 면외방향 전도 시 발생할 수 있는 피해를 방지하는 효과가 있으며, 기초의 부담도 감소하여 기초보강에 소요되는 공사기간과 비용의 절감효과를 크게 기대할 수 있다.
사인파형 웨브 주름 보강재의 개수와 접합부 상세, 보강위치를 조절하여 건축물에 유리한 작용을 하도록 하중의 흐름을 유도할 수 있으며, 강성이 큰 전단벽에 비해 건축물이 연성거동을 할 수 있어 인명안전 측면에서 가장 적합한 보강안이라고 할 수 있다.
기둥과 기둥 사이를 채우는 전단벽과 달리 1.5m 폭을 가지는 사인파형 웨브주름 보강재는 기둥과 기둥 사이에 사용 용도에 따라 개구부를 설치할 수도 있고 설치 위치가 자유로워 사용성 측면에서도 큰 효과를 기대할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이 사인파형 웨브주름 보강재를 이용하여 보강을 진행할 경우 사용성, 경제성, 안정성 측면에서 기존 보강방법 대비 큰 효과를 기대할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Investigating damage by earthquakes, it can be seen that low-rise buildings have the most damage, and secondary damage caused by the collapse of the building is dominant. In the case of buildings without seismic performance, seismic reinforcement is being carried out using steel frames, shear walls, and buttress walls. In these reinforcement plans existing finishing materials or walls must be removed for installation, and the reinforcement of the foundation must be carried out at the same time as the seismic loads are concentrated in the section with the strong stiffness and the burden on the foundation increases. In this study, a general low-rise building was selected to compare the new shear wall reinforcement method, which is a general method among the existing reinforcement methods, and the reinforcement method using sinusoidal corrugated web reinforcement. And it was confirmed that the following effects can be expected. Sinusoidal corrugated web members can be carried out in a short period of time as it does not require the removal of the masonry filling wall, the reinforcement of reinforcing bars, and the curing period of the concrete. It is effective in preventing damage that may occur when masonry filling wall is overturned in the out-of-plane direction, and the burden of the foundation is also reduced, and thus the construction period and cost required for reinforcement can greatly be reduced. By adjusting the number of sinusoidal corrugated web member, details of joints, and reinforcement positions, the flow of load can be induced to have an advantageous effect on the building. It can be considered as the most suitable reinforcement plan in terms of life safety. Unlike the shear wall that fills between the columns, the sinusoidal corrugated web members, which has a width of 1.5m, can install openings between two columns depending on the purpose of use, and can be expected to have a great effect in terms of usability due to its free installation location. As mentioned above, the seismic reinforcement using a sinusoidal corrugated web members, can expect great effect compared to conventional reinforcement methods in terms of usability, economic feasibility, and stability.

목차 (Table of Contents)

• 제1장. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 방법 4
• 1.3 연구 동향 5
• 제2장. 이론의 고찰 8
• 2.1 비선형 정적해석의 원리 8
• 2.2 조적채움벽체의 유효강성 및 모델링 방법 11
• 2.3 사인파형 웨브주름 보강재의 유효강성 15
• 2.3.1 설계전단내력의 평가방법-1 15
• 2.3.2 설계전단내력의 평가방법-2 18
• 2.3.3 사인파형 웨브주름 보강재의 F.E.M 해석 20
• 2.3.4 인장가새의 강성 27
• 2.4 구조요소의 모델링 방법 28
• 2.5 성능점 산정 30
• 제3장. 사인파형 웨브주름 보강재의 성능 실험 33
• 3.1 개요 33
• 3.2 실험체 제작 33
• 3.3 실험체 설치 37
• 3.4 실험결과 확인 40
• 3.5 실험결과 분석 45
• 제4장. 비정형 건축물의 보강안별 성능 비교 47
• 4.1 개요 47
• 4.2 대상건물의 선정 48
• 4.3 비선형 정적해석을 위한 모델링 도입 61
• 4.3.1 조적채움벽 61
• 4.3.2 사인파형 웨브주름 보강재 64
• 4.3.3 내진성능평가 68
• 4.4 기존 구조물의 내진성능 평가 결과(Case 1) 68
• 4.4.1 장변방향 성능 68
• 4.4.2 단변방향 성능 73
• 4.5 콘크리트 전단벽 보강안을 적용한 경우의 내진성능평가 결과
• (Case 2) 77
• 4.5.1 장변방향 성능 80
• 4.5.2 단변방향 성능 85
• 4.6 사인파형 웨브주름 보강재를 적용한 경우의 내진성능평가 결과
• (Case 3) 90
• 4.6.1 장변방향 성능 92
• 4.6.2 단변방향 성능 98
• 4.7 보강안 별 보강 전•후 기초에 미치는 영향 분석 103
• 제5장. 표준화된 형상을 가진 구조물에 대한 보강안별 성능 비교 110
• 5.1 대상 구조물의 선정 110
• 5.2 비선형 정적해석을 위한 모델링 도입 113
• 5.2.1 조적채움벽 113
• 5.2.2 사인파형 웨브주름 보강재 116
• 5.3 기존 구조물의 내진성능 평가 결과(Case 4) 119
• 5.3.1 장변방향 성능 119
• 5.3.2 단변방향 성능 122
• 5.4. 콘크리트 전단벽 보강안을 적용한 경우의 내진성능평가 결과
• (Case 5) 126
• 5.4.1 장변방향 성능 127
• 5.4.2 단변방향 성능 131
• 5.5. 사인파형 웨브주름 보강재를 적용한 경우의 내진성능평가 결과
• (Case 6) 135
• 5.5.1 장변방향 성능 135
• 5.5.2 단변방향 성능 141
• 5.6 보강안 별 보강 전•후 기초에 미치는 영향 분석 146
• 제6장. 결론 151
• 6.1 연구 결론 151
• 6.2 향후 연구 과제 153
• 참고문헌 154
• 감사의 글 161

참고문헌 (Reference)

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