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목차

Contents 9

제1장 연구개발의 필요성 및 목표 31

제1절 연구개발의 개요 및 중요성 31

제2절 기존 연구 동향 34

제3절 개발한 연구의 우수성 및 차별성 36

제4절 국내외 관련 기술 및 산업 동향 37

1. 국내 기술 및 산업 동향 37

2. 국외 기술 및 산업 동향 38

3. 복합재료 관련 설계 기준 41

4. 종합 결론 42

제5절 연구개발 최종목표 43

1. 최종목표 43

2. 최종목표의 성격 및 설정근거 44

제2장 보강재료 선정 및 RC기둥 보강법 개발 48

제1절 보강방법 선정 48

1. 기둥 보강 49

제2절 보강재료분석 51

1. FRP 재료 선정 51

2. FRP 인장실험 66

3. 온도 영향에 따른 FRP 인장실험 71

4. 고온에 노출된 FRP-횡구속 콘크리트 압축성능 평가 79

5. FRP 부재 부착성능평가(Pull-off Test) 97

6. FRP 보강재의 내화성 증진 방안 112

7. 벨크로를 이용한 보강재료 115

8. 고찰 119

제3절 RC기둥 보강기법 개발 120

1. 보강재 설계 개념 120

2. 보강재 설계 122

3. FRP 복합재료 체결부 형상설계 126

4. 체결부와 복합재료 연결부 설계 및 평가 130

5. 유한요소 해석에 의한 보강재 보강량 결정 134

6. 고찰 139

제3장 체결구를 갖는 GFRP 기둥보강재의 성능평가 140

제1절 시험체 계획 140

제2절 시험체 제작 145

제3절 사용재료의 역학적 특성 148

제4절 가력 및 측정방법 149

제5절 시험결과 151

1. ORF 시험체 실험결과 151

2. FRF-1 시험체 실험결과 156

3. FRF-2 시험체 실험결과 162

4. FRF-3 시험체 실험결과 170

제6절 시험결과평가 178

1. 포락선의 평가 178

2. 에너지소산능력의 평가 181

3. 연성능력의 평가 182

4. 고찰 184

제7절 해석 및 시험결과의 비교·분석 185

1. 해석대상 185

2. 해석조건 185

3. 해석결과 187

4. 고찰 197

제8절 설계 및 시공 가이드라인 198

제4장 벨크로 기둥보강재의 성능평가 201

제1절 실험설계 201

1. RC 프레임 시험체 계획 201

2. 실험변수 설정 203

3. 벨크로 재료시험 204

4. 장치 설계 및 측정방법 204

5. 하중가력계획 207

제2절 실험결과 208

1. ORC 시험체 208

2. VARC 시험체 213

3. VTRC1 시험체 219

4. VTRC2 시험체 225

제3절 실험결과평가 231

1. 포락선의 평가 231

2. 에너지소산능력의 평가 233

3. 연성능력의 평가 235

4. 고찰 236

제4절 설계 및 시공 가이드라인 237

제5장 내력패널의 개발 238

제1절 FRP 내력패널의 이론적 배경 238

1. FRP 내력패널의 파괴 238

2. 내력패널 구조물의 거동 239

3. FRP 내력 패널의 등가 스터럿의 유효폭 242

4. FRP 내력 패널의 좌굴하중 243

제2절 단면 형상결정 검토 244

1. 샌드위치 평면 패널형 244

2. 내부기둥 평면 패널형 244

3. 내부기둥 주름 패널형 245

4. 내부주름 외부 평면 패널형 245

5. 주름 패널형 246

제3절 제3절 유한요소해석을 통한 내력 패널 단면 검토 247

1. 해석방법 247

2. 샌드위치 평면 패널형 248

3. 내부기둥 평면 패널형 249

4. 내부주름 외부 평면 패널형 250

5. 고찰 251

제4절 보강패널 이탈방지용 가이드 시스템 개발 252

1. 가이드 시스템 252

2. 가이드 시스템의 유한요소해석 254

3. 결과분석 및 선정 256

제5절 내력패널의 설계 및 제작 259

1. GFRP 내력패널의 유효폭 산정 259

2. GFRP 내력패널의 설계과정 261

3. GFRP 내력패널의 설계 265

4. 제품제조과정 266

제6장 RC골조용 내력패널 성능평가 267

제1절 실험설계 267

1. RC 프레임 시험체 계획 267

2. 실험변수 설정 268

3. RC 프레임 시험체 제작 269

4. 재료시험 271

5. 장치 설계 및 측정방법 271

6. 하중가력계획 275

7. FRP 내력패널 설계 제작 276

8. FRP 내력패널 설치 279

9. FRP 기둥보감재 280

제2절 실험결과 283

1. ORC 시험체 실험결과 283

2. PRC 시험체 실험결과 288

3. PFRC 시험체 실험결과 293

제3절 결과분석 299

1. 포락선의 평가 299

2. 에너지소산능력의 평가 302

3. 연성능력의 평가 304

제4절 설계 및 시공 가이드라인 305

제7장 강골조용 내력패널 설계를 위한 접합부 평가 308

제1절 용접 접합부 거동평가 308

1. 시험체 설계 308

2. 실험 변수 및 가력 방법 309

3. 장치설계 및 측정방법 310

제2절 한국형 표준 접합부에 대한 해석적 평가 313

1. 평가 모델 313

2. 해석 모델링 결정 316

3. 접합부 해석결과 317

제3절 강골조 접합부 평가 분석 327

제8장 강골조용 내력패널 성능평가 330

제1절 실험설계 330

1. Steel 프레임 시험체 계획 330

2. 실험변수 설정 332

3. 장치 설계 및 측정방법 333

4. 보강패널 이탈방지용 가이드 시스템 335

5. 하중가력계획 337

제2절 실험결과 338

1. OSF 시험체 실험결과 338

2. RSF0 시험체 실험결과 341

3. RSF2 시험체 실험결과 344

4. RSF4 시험체 실험결과 347

제3절 결과분석 350

1. 포락선의 평가 350

2. 에너지소산능력의 평가 353

제4절 설계 및 시공 가이드라인 355

제9장 강골조용 연성패널 개발 357

제1절 연성패널 개념 및 설계 357

1. 서론 357

2. 설계개념 357

3. 에너지 소산층 359

4. 에너지 소산층 설계 및 제작 359

5. 에너지 소산층의 성능평가 360

제2절 연성재료에 대한 성능평가 363

1. 실험 계획 363

2. 시험체 계획 364

3. 댐핑재료시험 365

4. 소형 진동대 실험 예비해석 369

5. 실험장치 구성 371

6. 백색 소음 실험 (white noise test) 372

7. 수치해석 모델 정립 374

제3절 강골조용 연성패널의 해석적 성능평가 376

1. 시험체 모델 376

2. 해석 결과 378

제10장 결론 379

참고문헌 383

표 1.1. RC 기둥 보강 선행연구(국외 연구자) 34

표 1.2. 내력 패널 선행연구(국외 연구자) 35

표 1.3. 국내업체의 탄소섬유 생산현황 37

표 1.4. 일본 FRP 보강공법 지침 39

표 1.5. 국외 건설관련 시장규모 41

표 2.1. 유리섬유의 인장강도 54

표 2.2. E-유리섬유의 인장강도 55

표 2.3. 수치해석 결과를 통한 FRP 패널의 주응력 및 변형률(degree) 65

표 2.4. 시험편 크기 67

표 2.5. 인장실험 결과 69

표 2.6. Woven fabric 규격 71

표 2.7. 현장제작용 시편종류 73

표 2.8. 온도에 따른 인장실험 결과(현장제작용 GFRP) 76

표 2.9. 공장제작용 시편종류 77

표 2.10. 온도에 따른 인장실험 결과(공장제작용 GFRP) 78

표 2.11. 실험체 제원 82

표 2.12. 저강도콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP-횡구속효과 87

표 2.13. 보통콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP-횡구속효과 89

표 2.14. 고강도콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP-횡구속효과 91

표 2.15. 보통콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 CFRP-횡구속효과 92

표 2.16. 보통콘크리트 온도에 따른 Phenol 수지 GFRP-횡구속효과 94

표 2.17. 보통콘크리트 온도에 따른 Phenol 수지 CFRP-횡구속효과 96

표 2.18. FRP 부착 실험체 시편명 99

표 2.19. 기준실험체의 24MPa 압축강도실험 결과 101

표 2.20. 기준실험체의 30MPa 압축강도실험 결과 102

표 2.21. 일반적 부착강도 파괴형태 102

표 2.22. 상온일 때 일반수지 부착실험결과 103

표 2.23. 고온노출(100℃)에 따른 일반수지 부착실험결과 104

표 2.24. 고온노출(150℃)에 따른 일반수지 부착실험결과 105

표 2.25. 고온노출(200℃)에 따른 일반수지 부착실험결과 106

표 2.26. 상온일 때 내화보강수지 부착실험결과 107

표 2.27. 고온노출(100℃)에 따른 내화보강수지 부착실험결과 108

표 2.28. 고온노출(150℃)에 따른 내화보강수지 부착실험결과 109

표 2.29. 고온노출(200℃)에 따른 내화보강수지 부착실험결과 110

표 2.30. 내화코팅제의 종류 및 특징 114

표 2.31. 머쉬룸 벨크로 시험결과 117

표 2.32. 벨크로 인장시험 결과 118

표 2.33. 기둥보강재 설계 결과 125

표 2.34. Aluminum 재료 특성 129

표 2.35. 시험결과 129

표 2.36. 시험결과 131

표 2.37. 재료 특성 132

표 2.38. 시험결과 134

표 2.39. 해석 시험체 일람표 135

표 2.40. 콘크리트 재료 물성치 137

표 2.41. 철근 및 복합재료 재료 물성치 137

표 2.42. 해석 결과 138

표 3.1. 대상건물의 기둥과 시험체 기둥 단면비교 142

표 3.2. 시험체 변수상세 144

표 3.3. 콘크리트 압축강도 148

표 3.4. 시험결과 151

표 3.5. 시험결과 156

표 3.6. 시험결과 (보강 전) 166

표 3.7. 시험결과 (보강 후) 166

표 3.8. 시험결과 (보강 전) 174

표 3.9. 시험결과 (보강 후) 174

표 3.10. 시험결과 (항복강도) 180

표 3.11. 시험결과 (최대강도) 180

표 3.12. 강도비 및 변위비 비교 (최대강도) 180

표 3.13. 누적 에너지 소산능력 비교 182

표 3.14. 시험체의 변위 연성비 (정가력) 183

표 3.15. 시험체의 변위 연성비 (부가력) 184

표 3.16. 재료 물성치 185

표 3.17. 해석 시험체 일람표 186

표 4.1. 대상구조물과 RC 프레임 시험체 설계단면 비교 202

표 4.2. 각 시험체의 실험변수 203

표 4.3. 벨크로 인장시험 결과 204

표 4.4. 실험결과 210

표 4.5. 실험결과 216

표 4.6. 실험결과 222

표 4.7. 실험결과 228

표 4.8. 실험결과 (항복강도) 232

표 4.9. 실험결과 232

표 4.10. 누적 에너지 소산능력 비교 234

표 4.11. 시험체의 변위 연성비 (정가력) 235

표 4.12. 시험체의 변위 연성비 (부가력) 235

표 5.1. 시험체별 해석결과 251

표 5.2. 설계변수 유효 접촉길이 260

표 5.3. GFRP설계 단계별 과정 263

표 5.4. GFRP복합재의 물성치 265

표 6.1. 대상구조물과 RC 프레임 시험체 설계단면 비교 268

표 6.2. 각 시험체의 실험변수 268

표 6.3. 24Mpa 콘크리트 압축강도 테스트 결과 271

표 6.4. 인장시편 단면 치수측정 277

표 6.5. 실험결과 정리 278

표 6.6. 실험결과 285

표 6.7. 실험결과 290

표 6.8. 실험결과 296

표 6.9. 실험결과 (항복강도) 300

표 6.10. 실험결과 301

표 6.11. 강도 증가량 301

표 6.12. 누적 에너지 소산능력 비교 303

표 6.13. 시험체의 변위 연성비 (정가력) 304

표 6.14. 시험체의 변위 연성비 (부가력) 304

표 7.1. 실험결과 312

표 7.2. 표준 접합부별 모델링 315

표 7.3. 한국형 표준접합부의 파괴패턴 분석 329

표 8.1. 강재 제원표 331

표 8.2. 각 시험체의 실험변수 332

표 8.3. 실험결과 338

표 8.4. 시험체의 강성 340

표 8.5. 실험결과 341

표 8.6. 시험체의 강성 343

표 8.7. 실험결과 344

표 8.8. 시험체의 강성 346

표 8.9. 실험결과 348

표 8.10. 시험체의 강성 349

표 8.11. 시험체의 최대하중과 변위 352

표 8.12. 시험체의 강성 분석 352

표 8.13. 패널 및 가이드의 유형에 따른 에너지 소산능력 분석 354

표 9.1. 고무의 종류 359

표 9.2. 최대변위 1mm 실험결과 366

표 9.3. 최대변위 3mm 실험결과 367

표 9.4. 최대변위 5mm 실험 결과 368

표 9.5. 각 상재하중에 대한 모드별 고유진동수 370

표 9.6. 해석 대상 구조물의 고유주기 해석 결과 377

그림 1.1. 일본 대지진 피해상황 32

그림 1.2. 국내 지진 발생 빈도 및 발생지역 33

그림 1.3. 기존연구와의 차별성 36

그림 1.4. 국내 탄소섬유시장의 업체별 점유율 38

그림 1.5. 국내 유지관리 수요 38

그림 1.6. FRP관련 기술개발 동향 38

그림 1.7. 복합소재의 분야별 적용 현황 40

그림 1.8. 건설분야에서 복합소재의 점유율 40

그림 1.9. 연구 목표 로드맵 43

그림 2.1. 기존 보수·보강법 48

그림 2.2. 복합신소재를 이용한 보수·보강법 49

그림 2.3. 복합재료의 구성 51

그림 2.4. 섬유-매트릭스 복합재료의 혼합-강도조건 51

그림 2.5. 섬유와 매트릭스의 응력-연신 관계 51

그림 2.6. 유리섬유 53

그림 2.7. 탄소섬유 53

그림 2.8. 아리미드 섬유 53

그림 2.9. 일방향 복합재료이 역학적 모델 58

그림 2.10. 섬유와 매트릭스의 응력-연신 관계 58

그림 2.11. 취성섬유-연성 매트릭스 일방향 복합재료의 인장강도 59

그림 2.12. 섬유배열의 형태 60

그림 2.13. 연성섬유-취성 매트릭스 일방향 복합재료의 인장강도 61

그림 2.14. 축방향의 주요 재료 62

그림 2.15. 두께를 통한 응력 및 변형률의 가상변화 64

그림 2.16. FRP 내력패널의 변형률 분포를 위한 수치해석 결과 64

그림 2.17. 예상 변형률 분포 65

그림 2.18. 주평면의 모아원 65

그림 2.19. 유리섬유 연장 시험체 66

그림 2.20. 탄소섬유 인장 시험체 66

그림 2.21. 인장실험 68

그림 2.22. 섬유 파괴형상 68

그림 2.23. 응력-변형률 관계(유리섬유 시험체) 70

그림 2.24. 응력-변형률 관계(탄소섬유 시험체) 70

그림 2.25. Woven fabric의 형태 72

그림 2.26. ASTM 현장제작용 인장시편 규격 72

그림 2.27. 현장제작용 GFRP 복합재료 인장시편 72

그림 2.28. MTS 재료시험기 및 고온로 73

그림 2.29. 열에 손상된 시험시편 73

그림 2.30. 현장제작용 GRFP 시편의 파괴형상 74

그림 2.31. 각 온도별 응력-변형률 그래프(현장제작용 GFRP) 75

그림 2.32. 공장제작용 GFRP 복합재료 인장시편 76

그림 2.33. 가열로 및 EP06 실험시편 77

그림 2.34. 각 온도(시편)별 응력-변형률 그래프(공장제작용 FRP) 78

그림 2.35. FRP 구속 콘크리트의 원형 실험체 평면도 및 완성실험체 형상 80

그림 2.36. 필라멘트 와인딩 장치 80

그림 2.37. 완성된 구속 실험체 81

그림 2.38. 구속성능평가 실험 모식도 85

그림 2.39. 변형률 측정기 86

그림 2.40. Test Setup 86

그림 2.41. 고온로(Max 350℃) 86

그림 2.42. 고온노출 시간그래프 86

그림 2.43. 저강도콘크리트의 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP 압축강도 종합분석 88

그림 2.44. 저강도콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP 응력-변형률 곡선 88

그림 2.45. 보통콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP 압축강도 종합분석 90

그림 2.46. 보통콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP 응력-변형률 곡선 90

그림 2.47. 고강도콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP 압축강도 종합분석 91

그림 2.48. 고강도콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 GFRP 응력-변형률 곡선 92

그림 2.49. 보통콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 CFRP 압축강도 종합분석 93

그림 2.50. 보통콘크리트 온도에 따른 Epoxy 수지 CFRP 응력-변형률 곡선 93

그림 2.51. 보통콘크리트 온도에 따른 Phenol 수지 GFRP 압축강도 종합분석 95

그림 2.52. 보통콘크리트 온도에 따른 Phenol수지 GFRP 응력-변형률 곡선 95

그림 2.53. 보통콘크리트 온도에 따른 Phenol수지 CFRP 압축강도 종합분석 97

그림 2.54. 보통콘크리트 온도에 따른 Phenol수지 CFRP 응력-변형률 곡선 97

그림 2.55. 부착강도용 Pull-off Test 실험체 형상 예 98

그림 2.56. 부착 실험체 99

그림 2.57. DYNA-Z (Pull-off Tester) 100

그림 2.58. 고온로(Max 350℃) 100

그림 2.59. 고온노출 시간그래프 100

그림 2.60. 부착실험 방법 101

그림 2.61. 상온일때 일반수지 부착 파괴사진 103

그림 2.62. 고온노출(100℃)에 따른 일반수지 부착 파괴사진 104

그림 2.63. 고온노출(150℃)에 따른 일반수지 부착 파괴사진 105

그림 2.64. 고온노출(200℃)에 따른 일반수지 부착 파괴사진 106

그림 2.65. 상온에 따른 내화보강수지(페놀) 부착 파괴사진 107

그림 2.66. 고온노출(100℃)에 따른 내화보강수지 (페놀) 부착 파괴사진 108

그림 2.67. 고온노출(150℃)에 따른 내화보강수지 (페놀) 부착 파괴사진 109

그림 2.58. 고온노출(200℃)에 따른 내화보강수지(페놀) 부착 파괴사진 110

그림 2.69. 고온노출에 따른 일반수지(Epoxy) 사용 부착강도 종합 111

그림 2.70. 고온노출에 따른 내화보강수지(Phenol) 사용 부착강도 종합 111

그림 2.71. 페놀수지의 내화성능 시험 성적서 112

그림 2.72. 밸크로의 종류 및 특징 115

그림 2.73. 전단강도 측정 조합 116

그림 2.74. 박리강도 측정 조합 116

그림 2.75. 접착반복 시험기 117

그림 2.76. 종래의 기술로 보강된 기존기풍의 단면 및 전체형상 120

그림 2.77. 탈착식 FRP 재료 보강공법 개념 121

그림 2.78. 부착식 벨크로 재료 보강공법 개념 121

그림 2.79. 층상화 단면 모델 122

그림 2.80. 콘크리트 응력-변형률 관계 123

그림 2.81. 층상화 단면 해석 프로그램 123

그림 2.82. 450×300 비보강,보강 단면 해석결과 124

그림 2.83. 200×300 비보강,보강 단면 해석결과 125

그림 2.84. 〈Case1〉의 형상과 응력분포 126

그림 2.85. 〈Case2〉의 형상과 응력분포 126

그림 2.86. 〈Case3〉의 형상과 응력분포 127

그림 2.87. 쐐기돌기 경사에 따른 체결부 응력분포 128

그림 2.88. 알루미늄 시편 제원 128

그림 2.89. 인장시험기 128

그림 2.90. 알루미늄 체결부 응력-변형률 곡선 129

그림 2.91. ASTM 인장시편 규격 130

그림 2.92. 제작된 복합재료 인장시편 130

그림 2.93. 응력-변형률 관계 131

그림 2.94. 파단형상 131

그림 2.95. 체결부 형상 132

그림 2.96. 모델링 132

그림 2.97. 대표적 응력결과 132

그림 2.98. FRP 시트 두께별 변위-하중 곡선 133

그림 2.99. FRP체결부시편 133

그림 2.100. 인장시험기 133

그림 2.101. 파단형상 134

그림 2.102. ABAQUS 모델링 136

그림 2.103. 콘크리트 손상 소성 모델의 일축 거동 137

그림 2.104. 철근 재료 구성 모델 137

그림 2.105. 복합재료 구성모델 137

그림 2.106. 변위-하중그래프 138

그림 3.1. 대상건물의 구조 평면도(2층) 140

그림 3.2. 대상건물의 부재 단면 141

그림 3.3. 무보강 시험체 상세 도면 143

그림 3.4. 철근 가공 및 형틀제작 145

그림 3.5. 시험체 제작과정 146

그림 3.6. 보강판 시공순서 147

그림 3.7. 콘크리트 압축강도 시험 148

그림 3.8. 철근의 인장시험편 치수 148

그림 3.9. 철근인장시험 148

그림 3.10. 철근의 응력-변위 관계 148

그림 3.11. 시험체 가력도 149

그림 3.12. 시험 전경 149

그림 3.13. Gauge 부착위치 및 L.V.D.T 위치 150

그림 3.14. 하중 가력 계획도 150

그림 3.15. 하중-변위 곡선 151

그림 3.16. ORF 시험체 파괴양상 152

그림 3.17. 하중-변위 포락곡선 153

그림 3.18. 기둥높이-변위 곡션 153

그림 3.19. 주철근 R1의 변형률 분포 154

그림 3.20. 주철근 R4의 변형률 분포 154

그림 3.21. 전단철근 변형률 분포 H1-1~H1-6 155

그림 3.22. 전단철근 변형률 분포 H2-1~H2-6 155

그림 3.23. 하중-변위 곡선 156

그림 3.24. FRF-1 시험체 파괴양상 157

그림 3.25. FRF-1 시험체 최종 파괴양상 157

그림 3.26. 하중-변위 포락곡선 159

그림 3.27. 기둥높이-변위 곡선 159

그림 3.28. 주철근 R1의 변형률 분포 160

그림 3.29. 주철근 R3의 변형률 분포 160

그림 3.30. 전단철근 변형률 분포 H1-1~H1-6 161

그림 3.31. 전단철근 변형률 분포 H2-1~H2-6 161

그림 3.32. 하중-변위 곡선 162

그림 3.33. 보강 전 FRF-2 시험체 균열 패턴 163

그림 3.34. FRF-2 시험체 파괴양상 (보강 후) 164

그림 3.35. FRF-2 시험체 최종 파괴양상 (보강 후) 165

그림 3.36. 하중-변위 포락곡선 166

그림 3.37. 보강 전 기둥높이-변위 곡선 167

그림 3.38. 보강 후 기둥높이-변위 곡선 167

그림 3.39. 주철근 R1의 변형률 분포 168

그림 3.40. 주철근 R3의 변형률 분포 168

그림 3.41. 전단철근 변형률 분포 H1-1 ~ H1-6 169

그림 3.42. 전단철근 변형률 분포 H2-1 ~ H2-6 169

그림 3.43. FRF-3 시험체 파괴양상 (보강 전) 171

그림 3.44. FRF-3 시험체 파괴양상 (보강 후) 172

그림 3.45. FRF-3 시험체 최종 파괴 (보강 후) 173

그림 3.46. 하중-변위 곡선 173

그림 3.47. 하중-변위 포락곡선 174

그림 3.48. 보강 전 기둥높이-변위 곡선 175

그림 3.49. 보강 후 기둥높이-변위 곡선 175

그림 3.50. 주철근 R1의 변형률 분포 176

그림 3.51. 주철근 R3의 변형률 분포 176

그림 3.52. 전단철근 변형률 분포 H1-1 ~ H1-6 177

그림 3.53. 전단철근 변형률 분포 H2-1 ~ H2-6 177

그림 3.54. 시험체별 하중-변위 곡선 178

그림 3.55. 포락선 비교 179

그림 3.56. 에너지 소산 능력 181

그림 3.57. 누적 에너지 소산 능력 182

그림 3.58. 항복변위 및 극한변위의 산정 183

그림 3.59. 콘크리트 응력분포 187

그림 3.60. 철근의 응력분포 188

그림 3.61. 하중-변위 곡선 188

그림 3.62. 콘크리트 응력분포 189

그림 3.63. 철근 및 GFRP의 응력 분포 190

그림 3.64. 하중-변위 곡선 190

그림 3.65. 콘크리트 응력분포 191

그림 3.66. 주철근 및 전단철근 응력분포 192

그림 3.67. 콘크리트 응력분포 192

그림 3.68. 철근 및 Glass GFRP의 응력 분포 193

그림 3.69. 하중-변위 곡선 193

그림 3.70. 콘크리트 응력분포(보강 전) 194

그림 3.71. 철근의 응력분포 195

그림 3.72. 콘크리트 응력분포 195

그림 3.73. 철근의 응력분포 196

그림 3.74. 하중-변위 곡선 196

그림 4.1. RC 프레임 시험체 도면 201

그림 4.2. 실험장치의 설치 및 가력 계획 205

그림 4.3. 실험 전경 205

그림 4.4. L.V.D.T 위치 206

그림 4.5. 위치에 따른 Gauge 표기 206

그림 4.6. 기둥 내부 Gauge 부착위치 및 표기 206

그림 4.7. 하중 가력계획도 207

그림 4.8. ORC 시험체 균열 및 진전 파괴과정 208

그림 4.9. ORC 시험체 파괴양상 209

그림 4.10. 변위-하중 곡선 209

그림 4.11. 변위-하중 포락곡선 210

그림 4.12. 기둥높이-변위 곡선 211

그림 4.13. 주철근 R1의 변형률 분포 211

그림 4.14. 주철근 R4의 변형률 분포 211

그림 4.15. 전단철근 변형률 분포 S1-1~S1-6 212

그림 4.16. 전단철근 변형률 분포 S2-1~S2-6 212

그림 4.17. VARC 시험체 균열 및 진전 파괴과정 214

그림 4.18. VARC 시험체 파괴양상 215

그림 4.19. 하중-변위 곡선 215

그림 4.20. 하중-변위 포락곡선 216

그림 4.21. 기둥높이-변위 곡선 217

그림 4.22. 주철근 R1의 변형률 분포 217

그림 4.23. 주철근 R3의 변형률 분포 217

그림 4.24. 전단철근 변형률 분포 S1-1~S1-6 218

그림 4.25. 전단철근 변형률 분포 S2-1~S2-6 218

그림 4.26. VTRC1 시험체 균열 및 진전 파괴과정 220

그림 4.27. VTRC1 시험체 파괴양상 221

그림 4.28. 하중-변위 곡선 221

그림 4.29. 하중-변위 포락곡선 222

그림 4.30. 기둥높이-변위 곡선 223

그림 4.31. 주철근 R1의 변형률 분포 223

그림 4.32. 주철근 R3의 변형률 분포 223

그림 4.33. 전단철근 변형률 분포 S-11~S1-6 224

그림 4.34. 전단철근 변형률 분포 S2-1~S2-6 224

그림 4.35. VTRC2 시험체 균열 및 진전 파괴과정 226

그림 4.36. VTRC2 시험체 파괴양상 227

그림 4.37. 하중-변위 곡선 227

그림 4.38. 하중-변위 포락곡선 228

그림 4.39. 기둥높이-변위 곡선 229

그림 4.40. 주철근 R1의 변형률 분포 229

그림 4.41. 주철근 R3의 변형률 분포 229

그림 4.42. 전단철근 변형률 분포 S1-1~S1-6 230

그림 4.43. 전단철근 변형률 분포 S2-1~S2-6 230

그림 4.44. 포락곡선 비교 231

그림 4.45. 에너지 소산 능력 233

그림 4.46. 누적 에너지 소산 능력 233

그림 5.1. 콘크리트 골조 구조물의 파괴 모드 238

그림 5.2. 강성 샌드위치 내력패널의 파괴 모드 239

그림 5.3. 내력 패널을 갖는 골조의 단순 대각 스터럿 모델 240

그림 5.4. 강성 내력패널의 단순보강 모델 241

그림 5.5. 프레임의 거동 모식도 242

그림 5.6. 샌드위치 패널형 단면설계 244

그림 5.7. 내부기둥 평면 패널형 단면설계 244

그림 5.8. 내부기둥 주름 패널형의 단면설계 245

그림 5.9. 내부주름 외부 평면 패널의 단면설계 245

그림 5.10. 주름 패널형 단면설계 246

그림 5.11. 해석방법 247

그림 5.12. 샌드위치 평면 패널형 모델링 248

그림 5.13. 횡하중을 받는 샌드위치 평면 패널형 응력분포 248

그림 5.14. 수직하중을 받는 샌드위치 평면 패널형 응력분포 248

그림 5.15. 내부기둥 평면 패널형 모델링 249

그림 5.16. 횡하중을 받는 내부기둥 평면패널형 응력분포 249

그림 5.17. 수직하중을 받는 내부기둥 평면 패널형 응력분포 249

그림 5.18. 내부주름 외부평면 패널형 모델링 250

그림 5.19. 횡하중을 받는 내부주름 외부평면 패널형 응력분포 250

그림 5.20. 수직하중을 받는 내부주름 외부 평면 패널형 응력분포 250

그림 5.21. 시험체별 하중-변형률 곡선 251

그림 5.22. 가이드 앵글 거치법 252

그림 5.23. 가이드 소켓 거치법 253

그림 5.24. 실링법 253

그림 5.25. 가이드 형식 선정을 위한 패널 시험체 유한요소 모델링 254

그림 5.26. 각 모델별 경계조건 모식 255

그림 5.27. 각 가이드 모델의 하중-변위 관계곡선 256

그림 5.28. 각 모델의 해석 결과 응력분포 257

그림 5.29. 소켓 거치법 패널응력 분포 및 좌굴 형상 258

그림 5.30. 실링법에 대한 패널의 응력분포 258

그림 5.31. 앵글 거치법에 대한 패널의 응력분포 258

그림 5.32. 유효폭 산정을 위한 패널 시험체 유한요소 모델링 259

그림 5.33. 유효 접촉길이 산정을 위한 해석모델의 변위-하중 관계곡선 260

그림 5.34. 패널의 응력분포 260

그림 5.35. GFRP 내력 패널의 압축 스터럿 261

그림 5.36. GFRP 내력패널의 단면형상 262

그림 5.37. FRP패널설계 순서도 264

그림 5.38. 패널 단면형상 265

그림 5.39. 패널 제작과정 266

그림 6.1. RC 프레임 시험체 도면 267

그림 6.2. 시험체 제작 전경 269

그림 6.3. 시험체 제작과정 270

그림 6.4. 실험장치의 구성 272

그림 6.5. 실험 전경 272

그림 6.6. 패널 Gauge 부착위 치 및 L.V.D.T 위치 273

그림 6.7. 위치에 따른 Gauge 표기 274

그림 6.8. 기퉁 내부 Gauge 부착위치 및 표기 274

그림 6.9. 하중 가력계획도 275

그림 6.10. 패널 설계 도면 (Double box) 276

그림 6.11. 패널 제작 형상 (Double box) 276

그림 6.12. FRP 인장시편 크기 277

그림 6.13. 시험 전 인장시편 준비 277

그림 6.14. 인장시험 278

그림 6.15. 인장시험 응력-변형률 곡선 278

그림 6.16. 보강 패널 설치 279

그림 6.17. FRP 기둥보강재 제작도면 280

그림 6.18. 기둥보강재 재작 281

그림 6.19. 기둥보강재 설치 282

그림 6.20. ORC 시험체 균열 및 진전 파괴과정 283

그림 6.21. ORC 시험체 파괴양상 284

그림 6.22. 변위-하중 그래프 284

그림 6.23. 변위-하중 포락곡선 285

그림 6.24. 기둥높이-변위 곡선 286

그림 6.25. 주철근 R1의 변형률 분포 286

그림 6.26. 주철근 R4의 변형률 분포 286

그림 6.27. 전단철근 변형률 분포 S1-1~S1-6 287

그림 6.28. 전단철근 변형률 분포 S2-1~S2-6 287

그림 6.29. PRC 시험체 균열 및 진전 파괴과정 288

그림 6.30. PRC 시험체 파괴양상 289

그림 6.31. 변위-하중 그래프 289

그림 6.32. 변위-하중 포락곡선 290

그림 6.33. 기둥높이-변위 곡선 291

그림 6.34. 주철근 R1의 변형률 분포 291

그림 6.35. 주철근 R3의 변형률 분포 291

그림 6.36. 전단철근 변형률 분포 S1-1~S1-6 292

그림 6.37. 전단철근 변형률 분포 S2-1~S2-6 292

그림 6.38. PFRC 시험체 균열 및 진전 파괴과정 294

그림 6.39. PFRC 시험체 파괴양상 295

그림 6.40. 변위-하중 그래프 295

그림 6.41. 변위-하중 포락곡선 296

그림 6.42. 기둥높이-변위 곡선 297

그림 6.43. 주철근 변형률 분포 R1-1~R1-7 297

그림 6.44. 주철근 변형률 분포 R3-1~R3-7 297

그림 6.45. 전단철근 변형률 분포 S1-1~S1-6 298

그림 6.46. 전단철근 변형률 분포 S2-1~S2-6 298

그림 6.47. 변위 하중 곡선 299

그림 6.48. 포락곡선 비교 300

그림 6.49. 에너지 소산능력 302

그림 6.50. 누적 에너지 소산능력 303

그림 7.1. 용접 접합부 시험체 308

그림 7.2. 하중 재하 이력곡선 309

그림 7.3. 시험체 설치 및 측정방법 310

그림 7.4. 시험체 설치 310

그림 7.5. 단조하중 시험체의 모멘트-처짐각 곡선 311

그림 7.6. 반복하중 시험체의 모멘트-처짐각 곡선 311

그림 7.7. 해석 형상 313

그림 7.8. 단면 형상 313

그림 7.9. H형강 기둥-보 강축접합 314

그림 7.10. H형강 기둥-보 약축접합 314

그림 7.11. 실험결과의 변형 316

그림 7.12. 해석결과의 변형 316

그림 7.13. 강골조 용접접합부 해석결과 316

그림 7.14. 모멘트-처짐각 곡선 (type-1) 317

그림 7.15. 접합부 변형 상세 318

그림 7.16. 모멘트-처짐각 곡선 (type-2) 319

그림 7.17. 접합부 변형 상세 320

그림 7.18. 모멘트-처짐각 곡선 (type-1) 322

그림 7.19. 접합부 변형 상세 323

그림 7.20. 모멘트-처짐각 곡선 (type-2) 324

그림 7.21. 접합부 변형 상세 326

그림 7.22. 패널존의 자유물체도 328

그림 7.23. H형강의 소성단면계수 산정 328

그림 8.1. 대상 구조물 구조도 및 부재 상세 330

그림 8.2. 대상구조물 모식 330

그림 8.3. 강 골조 구조물 시험체 331

그림 8.4. GFRP 내력 패널 단면형상 332

그림 8.5. 가력장치 및 시험체 설치도 333

그림 8.6. 변형률 게이지 및 LVDT 부착위치 334

그림 8.7. Type-1 보강 패널 설치 335

그림 8.8. type-2 보강 패널 설치 336

그림 8.9. 비보강·보강 시험체 설치도 337

그림 8.10. Loading history 337

그림 8.11. 변위-하중 그래프 338

그림 8.12. 층간변위-하중 그래프 339

그림 8.13. 하중 포락곡선 339

그림 8.14. OSF 시험체 최종변형형상 340

그림 8.15. 변위-하중 그래프 341

그림 8.16. 층간변위 하중 그래프 342

그림 8.17. 하중 포락곡선 342

그림 8.18. RSF0 시험체 최종변형 형상 343

그림 8.19. 변위-하중 그래프 344

그림 8.20. 층간변위-하중 그래프 345

그림 8.21. 하중 포락곡선 345

그림 8.22. RSF2 시험체 최종변형 형상 346

그림 8.23. 변위-하중 그래프 347

그림 8.24. 층간변위-하중 그래프 348

그림 8.25. 하중 포락곡선 348

그림 8.26. RSF4 시험체 최종변형 형상 349

그림 8.27. 변위-하중 곡선 350

그림 8.28. 포락곡선비교 351

그림 8.29. 에너지 소산능력 비교 353

그림 8.30. 누적 에너지 소산 능력 비교 354

그림 9.1. 내력패널 응력전달 구성도 357

그림 9.2. 조립식 패널의 단면 형상 358

그림 9.3. 조립형 FRP 내력패널 설계 358

그림 9.4. Visco-elastic 재료 시편 360

그림 9.5. 시험 진행 사진 (3M visco-elastic) 360

그림 9.6. 에너지 소산층 재료 테스트 시편 361

그림 9.7. 주파수(1~3Hz)에 따른 시험결과 361

그림 9.8. 천연고무의 주파수(1~3Hz)에 따른 시험결과 362

그림 9.9. 시험체 도면 364

그림 9.10. 댐핑재료 시험체 365

그림 9.11. 댐핑재료의 피로시험 365

그림 9.12. 최대변위 1mm 실험 366

그림 9.13. 최대변위 3mm 실험 367

그림 9.14. 최대변위 5mm 실험 368

그림 9.15. 시험체 모델 369

그림 9.16. 상재하중 시험체 모델의 Mode 형상 370

그림 9.17. 유압식 진동대 371

그림 9.18. 비보강 시험체 371

그림 9.19. 댐퍼 보강 시험체 371

그림 9.20. 변위 게이지 및 가속도 게이지의 설치 상세 372

그림 9.21. 최상층의 가진주기별 변위응답 372

그림 9.22. 1층 층간변위 비 373

그림 9.23. 2층 층간변위 비 373

그림 9.24. 시험체 해석모델 개요 374

그림 9.25. 시험체 해석모델 374

그림 9.26. 비보강 모델 해석결과 375

그림 9.27. Damper 모델 해석 결과 375

그림 9.28. 3층 3경 간 구조물 376

그림 9.29. 해석 대상 구조물의 모드별 변형형상 376

그림 9.30. 점탄성 댐퍼 시험체 모델 377

그림 9.31. 각 층의 층간변위 비 378