J. Korean Soc. Hazard Mitig Search

CLOSE


J. Korean Soc. Hazard Mitig. > Volume 17(3); 2017 > Article
조적채움벽의 내진성능향상을 위한 외부보강법 개발

Abstract

Interest on the seismic reinforcement has increased because of the earthquake occurred in Korea recently, but supplying is quite difficult due to the high expense and construction method. This report offers simple and less expensive seismic reinforcement compared to the past methods by using the twisted bar. Twisted bar is made by twisting a steel bar in a fixed rate and is developed for the purpose of strength improvement. We have conducted the behavior of structure through an experiment when twist bar is applied. The experiment subject was based on the unreinforced material, evaluation of twist bar by its reinforcement (vertical, cross type) was performed. As a result, an increase of resisting force and dissipation energy was observed when twisted bars are used to reinforce the masonry infilled wall. By showing the stable failure, the result was satisfied but there was a decrease in ductility depending on how the reinforcement was applied. An inspection is required before applying on seismic reinforcement.

요지

최근 국내지진발생의 증가로 내진보강에 관한 관심이 높아지고 있으나, 경제성과 시공성의 문제로 보급에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 기존 보강법 대비 설치가 간편하고 경제성을 확보한 트위스트바를 활용한 내진보강법을 제시하였다. 구조물의 내력향상을 목적으로 개발된 트위스트바는 강봉을 일정한 비율로 꼬아서 만든 형태이며, 실험을 통해 적용에 따른 구조물의 거동을 확인하고자 하였다. 실험체는 비보강 시험체를 기준시험체로 하여, 트위스트 바의 보강형태(수직, 교차형)별 내진성능을 평가하였다. 실험결과, 트위스트바를 이용하여 조적채움벽을 보강시 내력 및 소산에너지의 증가, 안정적인 파괴유형을 보여 우수한 내진성능향상을 보였으나, 보강형태별로 일부 연성이 감소하는 경향을 보여 내진보강에 적용시 보강형태에 대한 검토가 필요하다.

1. 서론

1.1 연구의 개요

지진⋅바람과 같은 횡력은 철근콘크리트조 구조물에 심각한 피해를 발생시키기도 한다. 특히 학교건축물을 비롯한 저층 콘크리트조 건축물은 1988년 내진규정이 도입되기 이전에 대부분 건설되었으며, 현재에도 많은 수의 건축물이 남아 주거용 및 학교건물로서의 역할을 하고 있다. 이러한 저층 콘크리트조 건축물은 중국 쓰촨성 대지진(2008)의 발생에서 보듯이 인구밀집 및 대피능력부족으로 지진발생시 대규모의 피해가 발생하게 된다. 비내진 설계된 저층 콘크리트조 건축물은 칸막이벽으로 조적벽체가 사용되고 있으며, 조적채움벽체는 건축물의 강성 및 강도등을 향상시키지만, 채움벽이 파괴된 이후에는 구조안전성이 크게 낮아진다. 이는 비내진 상세를 가진 철근콘크리트 골조의 보-기둥 접합부에 가해지는 응력에 대해서는 채움벽파괴이후 충분한 내력과 변형능력을 발휘할 수 없어, 구조물은 취성적 거동을 하기 때문이다.

1.2 조적채움벽의 거동 및 연구목적

조적채움벽이 시공된 콘크리트조 건축물의 파괴형태는 채움벽의 단부구속상태, 응력, 조적개체의 특성에 따라 파괴형태가 달라진다. 일반적으로 조적채움벽의 파괴형태는 Fig. 1과 같이 모서리파괴(Corner crushing), 대각인장파괴(Diagonal Tension), 가로줄눈의 미끄러짐 (Bed joint sliding), 면외파괴(Out of plane), 기둥의 전단파괴(Column snap through shear failure)의 특징으로 나타난다(FEMA 306; FEMA 356). 모서리파괴는 콘크리트 골조보다 조적채움벽의 강성이 작을 경우 발생하며, 대각인장파괴는 횡력으로 발생한 전단응력이 조적채움벽의 인장강도를 초과할 경우 45도의 대각선방향으로 균열이 발생한다. 가로줄눈의 미끄러짐은 콘크리트 골조의 강성이 크고, 조적채움벽의 높이에 대한 길이의 비가 클 때 대각선 방향의 균열과 중앙부에 줄눈미끄러짐이 나타나며, 기둥의 전단파괴는 조적채움벽의 강성이 콘크리트 골조의 강성보다 클 경우 발생한다. 특히 기둥의 전단파괴는 구조체의 붕괴로 이어지기 때문에 오랫동안 주요 보강요소로 다뤄지고 있다.
Fig. 1
Failure Mode of Msonry Infilled Wall
KOSHAM_17_03_011_fig_1.tif
본 연구에서는 비내진설계된 저층 콘크리트조 건축물에서 지진과 같은 횡력작용시 조적칸막이벽체 파괴후에도 충분한 내력과 변형능력을 발휘가 가능하도록 트위스트바(Twist-bar)를 이용한 내진보강법을 개발하고, 시공 후 조적채움벽에 대한 성능을 실험적으로 검증하여 강도증진형 내진보강법 개발을 위한 기초자료를 제공하는데 목적이 있다.

2. 연구동향

2.1 기존연구

학교건축물과 같은 비내진 설계된 저층콘크리트조 건축물에 대한 국내연구는 주로 지진피해를 줄이기 위해 건축물의 강성 및 연성을 향상시켜 소정의 내진성능을 확보하는 보강법에 대한 연구가 주를 이루고 있다(MOE, 2011). 조적채움벽을 제거한 후 철골브레이스를 설치하는 강도증진법은 큰 강도증진과 작은 변형능력향상에 효과가 있지만, 철골브레이스와 골조(보, 기둥)와의 일체화가 어려운 단점이 있으며(Ahn et al., 2013), 탄소섬유(Lee et al., 2010)나 고인성 보강재(Oh et al., 2015)를 활용한 연성향상법은 기둥 또는 보에 시트를 부착시키는 공법으로 분진발생, 계면전단응력(interfacial shear stress)과 박리응력(normal peeling stress)의 집중으로 인한 접착층에서의 박리등의 문제가 발생할 우려가 있다. 상기의 보강방법은 건축물에 내진성능을 향상시키지만 공사비용의 과다, 정밀시공의 요구등을 이유로 기존건축물의 현황을 고려하였을 때 적용이 제한적이다. 특히, 경제적 내진보강법이 기존 건물의 내진보강공사에 중요한 고려요소이기 때문에 경제적인 보강법의 제안은 필수적이다(Song, 2013). 트위스트바를 활용한 내진보강공법은 낮은 공사비, 쉬운 시공성으로 경제성과 시공성이 우수하다는 장점이 있어, 콘크리트 및 조적벽체 보강에 해외에서는 그 활용이 점차 증가되고 있다(Najif Ismail et al., 2011; Zhang et al., 2008).

3. 실험개요

3.1 상사법칙

건축물의 대형화에 따라 구조성능 실험을 수행하는 경우, 경제적, 공간적 제약에 따라 국내에서는 상사법칙에 따른 축소모형실험을 주로 택하고 있으며, 이때 주로 길이에 대한 상사비를 기준으로 적용하고 있다. 길이에 대한 상사비는 Lee et al.(1995), Lee et al.(1996)에 의해 실시된 실험에서는 콘크리트의 강도와 연성에서 상사성을 확보할 수 있다면 실물 실험체와의 상사성 확보가 용이하였으며, Chung et al.(1995)에 의해 실시된 실험을 통해 동적하중과 주기하중에 따라 실험결과는 다소 차이를 보였으나 최대 내력값을 정규화시켜 실물실험체와 비교시 10% 범위 이내로 차이가 발생하여 기존의 상사법칙에 따라 모형실험체를 설계하면 상사성을 잘 유지하는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 기존의 상사법칙(Iai, 1989; Kim et al., 2012) 중 가속도에 기초한 상사법칙을 길이에 대한 상사비(1/2)를 기준으로 적용하였으며, Table 1에 각 물리량에 대한 축소율을 나타내었다.
Table 1
Physical Quantiites and Similitude Ratio
Dimension Scale factor Ratio
Length L s 0.50
Mass M s2 0.25
Stress ML-1T-2 1 1.00
Velocity LT-1 s0.5 0.71
Stiffness MT-2 s 0.5
Damping MT-1 s3/2 0.35
frequency T-1 1/s0.5 1.41

3.2 실험체 계획

본 연구에서는 비내진 설계된 콘크리트조 채움벽의 거동특성을 분석하기 위해 내진설계가 적용되지 않은 3층 표준형 콘크리트조 건축물을 대상으로 선정하였다. Fig. 2(a)에 실험대상건축물의 표준설계도를 나타내며, 본 연구에서는 이 중 Y축 단변방향의 조적채움벽을 대상으로 총 4개의 실험체를 실험실의 여건을 고려하여 1/2 스케일로 실험체를 제작하였다. 실험체의 크기는 Fig. 2(b)과 같이 기둥의 단면은 200×250 mm, 보의 단면은 250×250 mm로 동일하게 제작하였으며, 실험의 변수 및 일람은 Table 2에 정리하였다. 기둥에 사용된 주근은 8-D10, 보에 사용된 주근은 단부 및 중앙부에 배치를 달리한 D10철근을 사용하여, 실험체의 스케일조정에 따른 주근의 사이즈, 간격도 축소 조정하였다. 기초의 양단부에는 각각 12개씩의 구멍을 설치하여, 바닥프레임에 실험체를 고정하였다. 조적채움벽에 사용된 조적개체는 시멘트벽돌로 하였으며, 일반 조적용 모르타르를 사용하여 0.5B 쌓기를 하였다. 보강에 사용된 트위스트바는 Fig. 2(c)와 같이 보, 기둥, 바닥부재에 드릴을 이용하여 천공한 후 케미칼앵카(I-36)을 이용하여 시공하였으며, 제작된 실험체는 Fig. 2(d)~(g)와 같다.
Fig. 2
Design of Specimens
KOSHAM_17_03_011_fig_2.tif
Table 2
Specimens
Specimen Designation Retrofitting Main reinforcement Hoop/Stirrup
Column Beam
IW-RN - 8-D10 2-D10 6-D10 D10@125 / D10@75 (D10-125)
IW-RV Vertical
IW-RW W type
IW-RWC W + Connect steel

3.3 사용재료

실험에 사용한 콘크리트는 KSF 2405 ‘콘크리트의 압축강도시험 방법’에 따라 압축강도 실험을 실시하였다. Φ100×200 mm원주형 공시체를 총12개 제작하였으며, 28일 강도를 측정결과 평균 17.5 MPa의 압축강도를 보였다. 보 및 기둥에 사용한 철근은 SD400으로 실물크기 철근(D19)에 상응하여 주근에 D10철근을 사용하였으며, 바닥 기초부분은 D19의 철근을 사용하였다. 만능재료시험기(UTM)를 사용하여 KSB 0802에 따라 측정된 철근의 항복강도는 452 MPa이며, 주근인 D10철근의 변형도는 0.002보다 다소 높게 나타났다. 재료의 재료실험 결과는 Table 3에 정리하였다.
Table 3
Material Properties
Material fck (MPa) fy (MPa) fu (MPa) εy(×10-6)
Concrete 17.5 - - -
Rebar D10 - 452.6 568.4 2602.8
D19 - 429.3 624.4 3165.9
보강재료인 트위스트바는 삼각단면을 갖는 강봉을 일정비율로 꼬아서 만든 형태이며, 연결철물은 트위스트바의 고정 및 좌굴저감을 위해 시공되며 각각의 형상은 Fig. 3과 같다. 트위스트바의 인장실험결과는 Table 4Fig. 4로 정리하였다.
Fig. 3
Connect Steel
KOSHAM_17_03_011_fig_3.tif
Table 4
Material Properties of Twisted Bar
Diameter (mm) Area (mm2) Elastic Strength (MPa) Ultimate Strength (MPa)
12.8 55.7 616 764
Fig. 4
Experiment Result of Twisted Bar
KOSHAM_17_03_011_fig_4.tif

3.4 실험방법

본 연구에서는 실험실의 여건을 고려하여 조적채움벽 실험체를 설치하였으며, Fig. 5(a)는 실험체의 설치모습으로 바닥부재의 양단부는 볼트로 실험체를 고정시켰다. 500kN 용량의 MTS사의 액츄에이터(Actuator)를 이용하여 변위제어방식으로 가력하였으며, 하중은 Fig. 5(b)에서와 같이 총 9단계로 구성되어, 각 단계별로 3 사이클(Cycle)씩 총 27 사이클 반복하중으로 실험체에 가력하였다. 가력이 진행되는 동안 실험체의 외부 변형을 확인하고자 LVDT를 Fig. 5(c)와 같이 기초판에 1개, 접합부 페널존에 2개, 기둥에 2개 설치하여 총 5개의 LVDT를 설치하였다. 조적채움벽 및 보강재 삽입의 영향을 측정하기 위해 기둥 및 보에 Fig. 5(d)와 같이 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 설치하였다. 설치된 스트레인 게이지는 보-기둥 접합부의 양단부에 4개씩 설치하였으며, 기둥 및 보부재 중간에 1개씩 설치하여 총 11개를 설치하였다.
Fig. 5
Specimens Set-up
KOSHAM_17_03_011_fig_5.tif

4. 실험결과 및 분석

4.1 균열 및 파괴양상

각 실험체의 실험결과는 Table 5, 최종파괴형태는 Fig. 6에 나타내었다. 조적채움벽이 설치된 IW-RN실험체는 변위비(Drift Ratio) 0.2%에서 기둥에 휨균열 및 전단균열이 발생되었고, 변위비 0.7%에서 벽체에 사인장균열이 발생되면서 최대내력에 도달후 내력의 감소가 나타났다. 특히 보-기둥 접합부뿐 만 아니라 기둥단부에 전단파괴가 발생하고, 벽체의 전도현상도 나타나면서 실험체는 취성적 거동을 보였다. 반면, 트위스트바가 시공된 보강실험체는 IW-RN 실험체에 비해 균열이 조적채움벽 전체로 확산되면서 더 큰 에너지소산능력을 보였다.
Table 5
Experiment Results
Specimens Max displacement (mm) Pcr (kN) Pmax (kN) Energy dissipation (kN·mm) Ductility
(+) (-) (+) (-)
IW-RN 30.4 61.3 46.8 172.0 160.0 6618.7 2.60
IW-RV 31.7 104.7 76 243.3 170.2 11134.2 4.60
IW-RW 34.5 148.6 74.3 291.9 241.8 11326.7 1.50
IW-RWC 44.9 157.1 85.8 323.4 227.1 18467.4 2.40
Fig. 6
Crack Occurrence and Failure Mode
KOSHAM_17_03_011_fig_6.tif
IW-RV실험체는 트위스트바를 보와 기초에 고정하여 수직으로 설치하였으며, 초기 균열은 다른 보강 실험체와 같이 변위비 0.5%에서 기둥부분에서 발생하였다. 발생된 균열은 변위증가에 따라 균열폭 및 길이가 증가되다가 채움벽체로까지 확산되었다. 조적채움벽의 균열은 초기 단부에서 줄눈을 따라 나타났으나, 사인장균열이 발생한 변위비 1.5%에서 급속도로 증가하는 경향을 보였다.
IW-RW 및 IW-RWC 실험체는 벽체의 사인장균열이 발생한 변위비 1.0%까지의 균열양상은 서로 유사했으나, 균열 확산에는 차이를 보였다. 변위증가에 따라 IW-RWC실험체는 고정소켓설치로 인해 트위스트바는 안정적으로 거동하여 균열이 채움벽 전체로 균등분포후 RC골조로 진전되었으나, IW-RW실험체는 고정소켓 부재로 트위스트바의 면외
움직임이 발생하여 조적채움벽으로 에너지를 소산시키지 못해 기둥에 더 큰 균열을 발생시켰다. 트위스트바로 보강된 모든 실험체에서 벽체전도는 관찰되지 않았으나, 캐미칼앵커로 고정된 트위스트바 일부에서 고정풀림이 확인되었다. 이는 트위스트바 설치시 캐미칼앵커 핸드북(Pattex, 2008)에서 권장하는 보강재 지름에 따른 삽입깊이 100 mm를 확보하지 못하고, 보 및 기초 철근으로 인해 삽입깊이를 50mm로 하였기 때문으로 보이며, 삽입깊이의 충분한 확보가 필요할 것으로 판단된다.

4.2 하중-변위비 관계도

하중가력에 따른 변위비의 관계도를 Fig. 7에 나타내었다. 하중-변위곡선은 실험체의 전체적인 거동특성을 나타내며, 연성도, 강성저하, 소산에너지의 크기등 실험체의 특성파악이 가능하다.
Fig. 7
Relationship of Loading-drift Ratio
KOSHAM_17_03_011_fig_7.tif
Fig. 7(a)는 비보강된 IW-RN실험체의 하중-변위비 이력곡선을 나타낸다. 비보강 IW-RN실험체의 경우 기둥의 휨 및 전단균열이 나타나기 시작하면서 하중증가는 둔화되었고, 변위비 0.7%에서 172 kN의 최대내력 도달 후 급격한 하중감소가 발생하였다. 보강실험체중 내력증가율이 가장 낮은 IW-RV실험체는 트위스트바 수직보강에 따른 구조물의 최대내력이 보강전에 비해 1.41배 증가하여 243.3 kN의 최대내력을 보였으며, 이때의 변위비는 1.5%로 증가하였다. 최대내력 증가율이 가장 높은 IW-RWC는 보강전 실험체에 비해 1.88배 내력향상을 보였으며, 하중의 감소경향 또한 다른 보강실험체에 비해 느리게 나타났다. 반면 IW-RW실험체는 내력의 증가는 1.70배 나타났으나, 최대내력 도달 후 하중의 감소가 가장 급격히 발생하는 등 트위스트바 보강법에 따른 내력향상의 차이를 확인할 수 있었다.

4.3 유효강성감소곡선

유효강성은 각 사이클의 정(+)방향의 최대지점과 부(-)방향의 최대지점을 잇는 직선의 기울기로 정의된다. 일반적으로 유효강성은 변위비가 증가될수록 감소하는 경향을 보이게 되며, 실험의 결과는 Fig. 8(a), (b)에 나타나 있다.
Fig. 8
Effective Stiffness
KOSHAM_17_03_011_fig_8.tif
실험체의 초기강성은 보강전 실험체인 IW-RN은 변위비 0.5%에서 46.6 kN/mm를 보였고, 보강실험체는 각각 32.5 kN/mm, 25.1 kN/mm, 27.8 kN/mm로 나타나 보강실험체의 천공작업이 RC골조에 미세균열을 발생시켜 골조의 강성을 낮춘 것으로 판단된다. 채움벽에 균열이 발생하고, 최대내력에 도달 후 하중감소가 나타나는 변위비 2.0%에서 IW-RN실험체는 8.4 kN/mm, 보강실험체는 각각 11.2 kN/mm, 10.8 kN/mm, 11.9 kN/mm로 나타나 가력이 진행되는 동안 모든 실험체의 강성은 감소하는 경향을 보였다. 이러한 강성감소의 원인은 RC골조의 균열증가, 조적채움벽의 전도, 균열 및 단부파괴에 의해 나타난 것으로 판단된다. 특히, IW-RN실험체는 변위비 2.0%에서 초기강성대비 약 31%의 강성을 보여 강성저감이 두드러지게 나타난 반면, IW-RWC실험체는 50%의 강성저감을 보여 강성저감에 있어서 보강실험체가 안정적인 강성저감을 보였다.

4.4 에너지소산능력

에너지소산능력(Energy dissipation capacity)은 지진발생시 구조물에 가해지는 지진에너지를 구조체에서 흡수할 수 있는 능력으로 건축물의 내진성능을 평가함에 있어 중요한 지표가 된다. 따라서 일반적인 구조물은 에너지소산능력이 우수하도록 설계해야하며, 본 연구에서 계산된 에너지 소산양은 Fig. 9에 나타내었다. 여기서 에너지 소산양은 각 변위비의 첫 번째 사이클의 하중-변위곡선의 면적으로 계산하였다.
Fig. 9
Energy Dissipation
KOSHAM_17_03_011_fig_9.tif
비보강 조적채움벽 IW-RN실험체는 기둥에 휨균열 및 전단균열이 발생한 변위비 0.2%에서 소산에너지가 증가되기 시작하였고, 사인장균열 발생이후 큰 폭으로 소산에너지가 증가되다가 벽체의 면외거동이 나타나는 변위비 2.0%에서 최고 1659kN⋅mm의 에너지소산을 보인 후 소산에너지양이 감소하였다. 트위스트 바로 보강한 실험체들은 초기변위에서는 보강전 실험체와 유사한 소산에너지를 보였으나 균열이 나타나기 시작한 변위비 0.5% 이후 보강전 실험체에 비해 높은 에너지소산을 유지하였다. 그러나 트위스트바의 일부 뽑힘과 좌굴이 관찰되는 IW-RW실험체는 변위비 3%에서 크게 감소되는 경향을 보였다. 비보강 실험체의 실험이 종료된 변위비 3.0%에서의 누적 에너지소산양은 각각 6,618 kN⋅mm, 8,829 kN⋅mm, 11,326 kN⋅mm, 13,856 kN⋅mm로 나타나 최소 1.3배, 최대 2.1배의 소산에너지의 향상을 확인할 수 있었다.

4.5 접합부 변형

엑츄에이터가력에 따른 횡하중 작용시 콘크리트 접합부의 영향을 확인하기 위해 Wire LVDT 및 Strain gauge를 부착하여 측정하였으며, 이에 대한 결과는 Fig. 10과 같다.
Fig. 10
Strain of Rebar
KOSHAM_17_03_011_fig_10.tif
보강되지 않은 IW-RN실험체를 비롯한 보강 된 모든 실험체에서 접합부 철근(SG1~SG8)이 항복하기 전 접합부 콘크리트 균열발생과 조적채움벽채의 파괴로 실험체의 항복이 발생하였고, 이는 콘크리트 탈락으로 이어져 철근의 부착파괴가 발생하여 외력에 충분히 저항하지 못하였다. 기둥철근(SG11)은 IW-RN실험체는 항복하지 않은 반면, 보강실험체인 IW-RV, IW-RWC는 항복한 것으로 나타났으며, 특히 IW-RWC실험체는 보의 철근까지 항복한 것으로 나타났다.

4.6 연성도 비교

구조물의 내진성능평가의 중요한 평가지표가 되는 연성은 크게 변위연성(Displacement Ductility)과 에너지연성(Energy Ductility)으로 구분하며, 일반적으로 연성도는 변위연성도를 의미한다. 변위연성도는 Eq. (1)과 같이 구조물의 항복변위(Δy)와 극한변위(Δmax)의 비로 계산하며, 항복변위와 극한변위의 결정은 Park과 Priestley et al.이 제한한 방법을 사용한다. 항복변위는 최대내력(Vmax)의 75%에 해당하는 하중과 곡선이 만나는 교점을 항복변위로 결정하며, 극한 변위는 최대내력도달 후 하중 감소가 시작된 후 85%에 해당하는 변위를 극한변위로 정의하였다.
(1)
μΔ=ΔmaxΔy=극한변위항복변위
여기서,
Δmax: 최대내력 이후 85%까지 떨어진 지점의 변위
Δy: 최대내력의 75%의 접선과 최대내력하중이 교차하는 지점에서의 변위
Fig. 11에 나타난 바와 같이, IW-RN실험체의 부방향가력(-) 연성도는 2.6, IW-RV실험체는 4.6, IW-RW실험체는 1.5, IW-RWC실험체는 2.4로 트위스트바를 수직보강시 약 77% 연성도의 증가를 보였다. 그러나 IW-RW는 트위스트바 설치에 따른 내력은 증가하였으나, 연성은 감소하여 트위스트바 의 정착 및 좌굴에 대한 주의가 필요한 것으로 확인되었다.
Fig. 11
Ductility
KOSHAM_17_03_011_fig_11.tif

5. 결론

본 연구에서는 비내진설계된 조적채움벽체에 대한 내진보강의 일한으로 트위스트바를 이용하여 보강실험을 실시하고, 실험결과를 비교⋅분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • (1) 비내진설계된 조적채움벽 실험체인 IW-RN은 기둥의 전단균열 발생, 보-기둥접합부의 파괴, 조적채움벽의 전도현상으로 최종파괴된 반면, 트위스트바로 보강된 IW-RV, IW-RW 및 IW-RWC실험체는 골조에 전단균열은 관찰되었으나, 조적채움벽에 다수의 균열이 전 벽체에 결쳐 폭넓게 발생되었으며, 파괴직전 채움벽 모서리의 국부적 파괴로 진전되는 양상을 나타내었다.

  • (2) 철근콘크리트 비보강 조적채움벽 IW-RN실험체는 최대내력 정가력시 172kN 부가력시 160kN을 보인 반면, 트위스트바 보강에 따른 내력변화는 보강전에 비해 정가력시 최소 41%, 최대 88%, 부가력시 최소 6%, 최대 60%의 내력향상을 보였다.

  • (3) 기준 실험체(IW-RN)을 중심으로, 각 실험체의 강성을 비교한 결과, 초기강성은 기준 실험체가 가장 높았으나 강성저감율이 높아, 변위비 2%기준으로 보강실험체가 최소 28.6%, 최대 47.9% 높은 강성을 유지하였다.

  • (4) 에너지소산능력은 초기 변위비에서는 유사하였으나, 실험체의 균열발생이후 지속적인 증가를 보인 보강실험체는 최소 1.1배, 최대 1.7배의 소산에너지의 향상을 확인하였다.

  • (5) 기준 실험체(IW-RN)대비 IW-RV실험체의 연성도는 77% 증가되었으나, IW-RW실험체는 약 43% 연성도 저하가 나타나, 트위스트바의 보강형태, 좌굴 및 정착부의 뽑힘에 대한 고려가 필요한 것으로 판단된다.

  • (6) 다른 보강실험체와 달리 IW-RV실험체는 실험이 진행되는 동안 트위스트 바의 좌굴은 관찰되지 않았으며, 인장력으로 거동하면서 높은 내진성능을 유지함에 따라, 본 실험에서는 가장 적합한 것으로 판단된다.

감사의 글

본 연구는 중소기업청 2012년 산학연협력기술개발사업의 연구비지원(C0038791)에 의해 수행되었습니다.

References

American Society of Civil Engineers (ASCE, 2000) (Prestand art and Commentary for the seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA 356). Federal Emergency Management Agency.

Applied Technology Council (ATC-43 Project, 1998) (Evaluation of Earthquake Damaged Concrete and Masonry of Buildings(FEMA 306). Federal Emergency Management Agency.

Chang, K.K, Ko, T.H, and Seo, D.W (2012) Shear Capacity of Reinforced Infilled Walls Using Hexagonal Blocks. Architectural Institute of Korea, Vol. 28, No. No. 1, pp. 19-26.

Choi, C.S, Lee, H.Y, Kim, S.W, and Yun, H.D (2005) Shear Strength and Structural Performance of Cast-In-Place Infill Walls with Opening. Architectural Institute of Korea, Vol. 21, No. No. 8, pp. 51-58.

Choi, H (2007) Cyclic Loading Test Reinforced Concrete Frame with Unreinforced Concrete Block Infill. Architectural Institute of Korea, Vol. 23, No. No. 4, pp. 71-78.

Chung, L, Park, H.S, and Kim, J.S (1995) An Experimental Study on the Similitude Requirements of Reinforced Concrete Structures. Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 7, No. No. 2, pp. 165-174.

Iai, S (1989) Similitude for shaking table tests on soil-structure-fluid model in 1g gravitational field. Soils and Foundations, Vol. 29, No. No. 1, pp. 105-118. 10.3208/sandf1972.29.105.
crossref
Kim, D.S, Park, S.Y, and Kim, K.H (2012) Effects of Vertical Spacing and Length of Reinforcement on the Behaviors of Reinforced Subgrade with Rigid Wall. Journal of Korean Geosynthetics Society, Vol. 11, No. No. 4, pp. 27-35. 10.12814/jkgss.2012.11.4.027.
crossref
Kim, J.K, Seo, C.H, Ahn, J.M, and Shin, S.W (2011) Seismic Resistance Performance of RC Infilled Wall with Steel Honeycomb System. Architectural Institute of Korea, Vol. 27, No. No. 12, pp. 3-10.

Kim, S.W, Yun, H.D, and Jang, Y.H (2009) Structural Performance of Precast Infill Walls as a Damage-Fuse Element for Seismic Retrofit. Architectural Institute of Korea, Vol. 25, No. No. 3, pp. 43-50.

Korea Land & Housing Corporation (2010) Seismic retrofit point 20 of small buildings, Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs.

Lee, H.S, and Chang, C.H (1996) A Study on the Similitude of member Behavior for Small-Scale Modeling of Reinforced Concrete Structure. Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 8, No. No. 3, pp. 177-185.

Lee, H.S, Chang, C.H, and Kim, S.C (1995) An Experimental Study on the Materials for Small-Scale Models of Structures. Architectural Institute of Korea, Vol. 11, No. No. 9, pp. 183-191.

Lee, Y.H, Lim, M.S, Byon, E.H, and Kim, H.C (2010) Experimental Investigation of The Shear Strengthening of Unreinforced Masonry Infilled RC Frames Using CFRP Sheet. Earthquake Engineering Society of Korea, Vol. 14, No. No. 1, pp. 63-70. 10.5000/EESK.2010.14.1.063.
crossref
Ministry of Eduaction (MOE) and Korea Institute of Educational Environment (KIEE) (2011). Guideline for Seismic Evaluation and Rehabilitation of Existing School Buildings. pp. 108.

Najif, I, Robert, B.P, Mark, J.Ma, and Jason, M.I (2011) Diagonal shear behaviour of unreinforced masonry wallettes strengthened using twisted steel bars. construction and building materials, Vol. 25, No. No. 12, pp. 4386-4393.
crossref
Oh, H.C, and Lee, K.H (2015) An Seismic Performance Study according to Reinforcement Method of Aramid Rods and SRF of Damaged RC Column. Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol. 15, No. No. 4, pp. 91-98. 10.9712/KASS.2015.15.4.091.
crossref
Oh, S.H, and Kim, Y.J (2005) Hysteretic Behavior of Beam-to-Column Connections with Slit Plate Dampers. Architectural Institute of Korea, Vol. 21, No. No. 12, pp. 101-108.

Park, J.H, Jeon, S.H, and Kang, K.S (2012) Seismic Performance Evaluation of Masonry Infilled Frame Structures using Equivalent Strut Models. Earthquake Engineering Society of Korea, Vol. 16, No. No. 1, pp. 47-59. 10.5000/EESK.2012.16.1.047.
crossref
Park, R (1988) Ductility Evaluation from Laboratory and Analytical Testing. Proc. of the Ninth World Conference on Earthquake Engineering, Vol. 8, pp. 605-616.

Pattex (2008) Chemical Anchor Technical Handbook.

Priestley, M.J.N, Seible, F, and Calvi, G.M (1996). Seismic Design Retrofit of Bridges. John Willey and Sons, Inc, 10.1002/9780470172858. PMC1195652.

Song, C.U (2013). An Improvement Scheme on th Execution System of Seismic Retofit School Projects. Master Dissertation, Department of Construction Management. Chung-Ang University, Seoul, Korea.

Tasligedik, A.S, Pampanin, S, and Palermo, A (2011) Damage Mitigation Strategies of Non-Structural Infill Walls-Concept and Numerical-Experimental Validation Program. 9th Pacific Conference on Earthquake Engineering.

Tonos, A.G (1999) Lateral Load Response of Strengthened Reinforced Concrete Beam-to-Column Joints. ACI Structural Journal, Vol. 96, No. No.1, pp. 46-56.

Zhang, J, and Zhou, B (2008) Mechanism Analysis of Helical and Twisted Reinforcement. Journal of Wuhan University of Technology-Mater, Vol. 23, No. 1, pp. 24-28. 10.1007/s11595-006-1024-y.
crossref


ABOUT
ARTICLE CATEGORY

Browse all articles >

BROWSE ARTICLES
AUTHOR INFORMATION
Editorial Office
307 Main Bldg., The Korea Science Technology Center, 22 Teheran-ro 7-gil(635-4 Yeoksam-dong), Gangnam-gu, Seoul 06130, Korea
Tel: +82-2-567-6311    Fax: +82-2-567-6313    E-mail: master@kosham.or.kr                

Copyright © 2019 by The Korean Society of Hazard Mitigation. All rights reserved.

Developed in M2community

Close layer
prev next