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표제지

ABSTRACT

목차

1장 서론 11

1.1. 연구 배경 및 목적 11

1.2. 관련된 연구 동향 14

1.3. 논문의 구성 15

2장 실험체 설계 16

2.1. 우리나라 내진설계 기준 16

2.1.1. 우리나라 내진기준의 변경 16

2.1.2. 고유주기 18

2.1.3. 하중조합 20

2.1.4. 비정형성의 종류와 평가기준 21

2.2. 대상 구조물 선정 26

2.3. 대상 구조물의 평가 (보강 전, 보강 후) 32

2.3.1. 우리나라 설계기준에 의한 평가 32

2.4. 대상 구조물의 보강설계 36

3장 비좌굴 가새 일축가력 실험 43

3.1. 비좌굴 가새 설계 및 설치위치 43

3.2. 비좌굴 가새 제작 44

3.3. 비좌굴 가새 일축가력 실험 및 결과 47

4장 부분구조 횡가력 실험 54

4.1. 부분구조 실험체 제작 54

4.2. FRP Sheet 부착 56

4.3. 비좌굴 가새 설치 57

4.4. 부분구조 횡가력 실험 및 결과 60

5장 지진모의실험 및 결과분석 73

5.1. 1:5 축소 모델 실험체 설계 및 제작 73

5.2. 지진모의실험 사전 준비사항 76

5.2.1. 로드셀 제작 및 캘리브레이션 77

5.3. 계측계획 및 실험 프로그램 82

5.4. 지진모의실험 결과 및 분석 95

5.4.1. 전체거동 비교 분석 100

5.4.2. 국부거동 비교 분석 114

6장 요약 및 결론 136

6.1. 요약 136

6.2. 결론 137

참고문헌 139

부록 144

부록 A. 계측 채널 목록 144

부록 B. 실험데이터 147

1. 자유진동실험 (Free Vibration Test) 153

2. 변위 157

3. 비틀림 변형각 166

4. 가속도 171

5. 전단력 184

6. 비틀림 모멘트 193

7. 전도 모멘트 198

8. 축변형 207

9. 전단력-변위 상관관계 212

10. 비틀림-비틀림 변형각 상관관계 221

11. Load cell vs Inertia 223

12. 비좌굴 가새 응답 230

13. 변위 247

14. 비틀림 변형각 256

15. 가속도 261

16. 전단력 274

17. 비틀림 모멘트 283

18. 전도 모멘트 288

19. 축변형 297

20. 전단력-변위 상관관계 302

21. 비틀림-비틀림 변형각 상관관계 311

22. Load cell vs Inertia 313

23. 비좌굴 가새 응답 320

〈표 2.1〉 우리나라의 밑면전단력 변화 16

〈표 2.2〉 설계스펙트럼 가속도 18

〈표 2.3〉 고유주기 산정식 비교 18

〈표 2.4〉 RC 건물의 반응수정계수, 초과강도계수 및 변위증폭계수 비교 20

〈표 2.5〉 하중조합 21

〈표 2.6〉 평면 비정형성의 유형과 정의 (KBC2005 표 0306.4.4) 23

〈표 2.7〉 수직 비정형성의 유형과 정의 (KBC2005 표 306.4

〈표 2.8〉 대상 구조물의 하중 28

〈표 2.9〉 밑면 전단력 비교 (보강 전, 보강 후) 34

〈표 2.10〉 대상 구조물의 비정형성 평가(KBC2005) 35

〈표 2.11〉 대상 구조물의 횡변위 제한 검토(KBC2005) 35

〈표 2.12〉 FRP의 특성 40

〈표 2.13〉 보강 전과 보강 후의 기둥의 전단강도 비교 40

〈표 3.1〉 비좌굴 가새 실험체의 종류 및 특징 45

〈표 3.2〉 비좌굴 가새 실험체의 파괴형태 및 최대강도 53

〈표 4.1〉 1:5 축소 부분구조 실험체의 FRP 적용 56

〈표 4.2〉 부분구조 실험체의 파괴형태 및 최대강도 67

〈표 5.1〉 1:5 축소 모델 실험체 하중 (보강 후) 73

〈표 5.2〉 로드셀 제원 78

〈표 5.3〉 실험 프로그램 (보강 전, 보강 후) 83

〈표 5.4〉 데이터 취득 83

〈표 5.5〉 콘크리트 더미 적재 시 로드셀 축력 89

〈표 5.6〉 FFT해석을 통해 얻은 고유주기 96

〈표 5.7〉 고유주기 및 감쇠율 (자유진동 실험 결과, 보강 후) 97

[그림 1.1] 우리나라 저층 필로티형 집합주택과 해외의 대형 지진 시 붕괴 사례 13

[그림 2.1] 우리나라 내진기준에서의 탄성설계스펙트럼의 변화 17

[그림 2.2] 반응수정계수와 초과강도계수의 정의 20

[그림 2.3] 대상 구조물 선정(계속) 26

[그림 2.4] 대상 구조물 설계(계속) 29

[그림 2.5] 대상 구조물 1층의 기둥과 벽체 상세 31

[그림 2.6] AIK2000과 KBC2005의 강도 설계수준 설계 스펙트럼 비교 34

[그림 2.7] 보강 전과 보강 후의 대상 구조물 해석결과 37

[그림 2.8] 고유주기 및 모드형상 38

[그림 2.9] 비좌굴 가새 설치 형태 (변경 전, 변경 후) 38

[그림 2.10] 기둥의 설계 부재력과 축력-모멘트 상관도 비교 (KBC2005) (계속) 41

[그림 3.1] 비좌굴 가새 설치 위치 및 형태 43

[그림 3.2] 재료의 인장강도 실험 44

[그림 3.3] 모르타르 충진 비좌굴 가새 45

[그림 3.4] 4개의 각형강관 조합 비좌굴 가새 46

[그림 3.5] 일축가력 실험 초기강성 비교 47

[그림 3.6] 일축가력 실험 (계속) 49

[그림 3.7] 접합부 성능 실험 시편 51

[그림 3.8] 접합부 성능 실험결과 52

[그림 3.9] 비좌굴 가새 일축가력 실험결과 및 파괴형태 (계속) 52

[그림 4.1] 부분구조 실험체 철근 상세 54

[그림 4.2] 부분구조 실험체 종류 55

[그림 4.3] 부분구조 실험체 제작 (계속) 55

[그림 4.4] FRP 부착 (계속) 56

[그림 4.5] T-형강 상세 58

[그림 4.6] T-형강 가조립 59

[그림 4.7] T-형강 접합상세 (부분구조실험) 59

[그림 4.8] 부분구조 실험 초기강성 비교 61

[그림 4.9] 부분구조 실험 축력산정 62

[그림 4.10] 부분구조 횡가력 실험 (계속) 63

[그림 4.11] 비좌굴 가새 국부변위 (부분구조실험) 67

[그림 4.12] 축력, 전단력, 모멘트 상관관계 (부분구조실험, 계속) 68

[그림 4.13] 부분구조 실험결과 및 파괴형태 70

[그림 4.14] 부분구조 실험체 최대강도 71

[그림 4.15] 비좌굴 가새 설치 71

[그림 4.16] T-형강 접합상세 (지진모의실험) 72

[그림 5.1] 축소 모델 실험체 설계 (계속) 74

[그림 5.2] 지진모의실험 사전 준비사항 (계속) 76

[그림 5.3] 로드셀 설계 및 제작 78

[그림 5.4] 로드셀 캘리브레이션 81

[그림 5.5] 지진파 82

[그림 5.6] 실험전경 84

[그림 5.7] 계측상세 85

[그림 5.8] 지붕층 변위 필터링 (보강 후) 86

[그림 5.9] 비전시스템의 데이터 취득 (보강 후) 87

[그림 5.10] 콘크리트 더미 적재 시 측정된 로드셀 축력 89

[그림 5.11] 전단 변형, 비틀림 변형 91

[그림 5.12] 전도 모멘트, 전도변형 92

[그림 5.13] 비틀림 모멘트(관성력) 측정 93

[그림 5.14] 전도 모멘트(수평방향 관성력), 비틀림 모멘트(로드셀) 측정 94

[그림 5.15] X, Y방향 전단력, 비틀림 모멘트의 FFT 해석 (R0.3XY) 96

[그림 5.16] 자유진동실험 결과 (고유주기, 감쇠율) 97

[그림 5.17] 설계 및 응답 스펙트럼과 실험결과 (계속) 98

[그림 5.18] 1층 시간이력 (0.154XY) 103

[그림 5.19] 1층 시간이력 (R0.187XY) 104

[그림 5.20] 1층 시간이력 (R0.3X) 105

[그림 5.21] 1층 시간이력 (R0.3XY) 106

[그림 5.22] 밑면 전단력-층간 변위비, 비틀림 모멘트-비틀림 변형각 상관관계... 107

[그림 5.23] X방향, XY방향 가진 시 최대반응 109

[그림 5.24] 비틀림 모멘트의 Y방향 외곽골조 및 벽체의 기여도 (보강 후) 110

[그림 5.25] 수직성분 가속도 고려 후 전도 모멘트 (보강 후) 110

[그림 5.26] 밑면 전단력 - 비틀림 모멘트 상관관계 (보강 후) 111

[그림 5.27] 스냅 샷 (R0.3XY) (X-shear, Y-shear, Torsion: kN, kN, kNm) 112

[그림 5.28] 층간 변위비 113

[그림 5.29] 외곽 골조(X3) 거동 117

[그림 5.30] 외곽 골조(Y4) 거동 117

[그림 5.31] 비좌굴 가새 설치 프레임 횡변위 및 상부 T-형강 슬라이딩(R0.3XY) 118

[그림 5.32] 비좌굴 가새 국부변형 (R0.3XY) 119

[그림 5.33] 프레임 밑면 전단력과 1층 층변위 상관관계 (R0.3XY, 계속) 120

[그림 5.34] 비틀림 모멘트 기여도 (0.070XY, Y-dir) 122

[그림 5.35] 비틀림 모멘트 기여도 (0.154XY, Y-dir) 122

[그림 5.36] 비틀림 모멘트 기여도 (R0.070XY, Y-dir) 123

[그림 5.37] 비틀림 모멘트 기여도 (R0.187XY, Y-dir) 123

[그림 5.38] 비틀림 모멘트 기여도 (R0.3XY, Y-dir) 124

[그림 5.39] Y방향 벽체(C2-C6)의 거동 (R0.187X) 125

[그림 5.40] Y방향 벽체(C2-C6)의 거동 (R0.3X) 126

[그림 5.41] Y방향 벽체(C2-C6)의 거동 (R0.187XY) 127

[그림 5.42] Y방향 벽체(C2-C6)의 거동 (R0.3XY) 128

[그림 5.43] X방향 벽체(C6-C7)의 거동 (보강 전) 129

[그림 5.44] X방향 벽체(C6-C7)의 거동 (R0.187X) 130

[그림 5.45] X방향 벽체(C6-C7)의 거동 (R0.3X) 130

[그림 5.46] X방향 벽체(C6-C7)의 거동 (R0.187XY) 131

[그림 5.47] X방향 벽체(C6-C7)의 거동 (R0.3XY) 131

[그림 5.48] 보간변위, 내부 층간변위 (R0.187X, Y-dir) 132

[그림 5.49] 보간변위, 내부 층간변위 (R0.3X, Y-dir) 132

[그림 5.50] 보간변위, 내부 층간변위 (R0.187XY, Y-dir) 133

[그림 5.51] 보간변위, 내부 층간변위 (R0.3XY, Y-dir) 133

[그림 5.52] FEMA 356의한 부재거동 평가 134

[그림 5.53] 실험 후 균열 (R0.4XY 이후) 135

초록보기

This paper presents the comparative evaluation on the seismic responses on a 1:5 scale model of 5-story piloti-type RC residential building before and after retrofit at the first story. The model survived the design earthquake simulation with the PGA of 0.187g, as specified in KBC2005 without severe damage, even though it was not designed against earthquakes. The same model was retrofitted to prevent the brittle shear failure in columns by using FRP and to reduce the lateral drift and increase energy dissipation capacity by adding buckling-restrained braces (BRB's). The result of shaking table tests on this retrofitted 1:5 scale 5-story model reveals that the retrofitted model behaved inelastically at a low level under design earthquake (PGA＝0.187g) and that a significant amount of inelastic behavior occurred under the maximum considered earthquake (PGA＝0.3g) with the return period of 2500 years in Korea, but the deformations were all within the limit of Life Safety according to FEMA 356.

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