표제지
판권기
참여연구진
연구요약
목차
제1장 서론 20
1. 연구의 배경 및 목적 20
2. 연구의 내용 및 방법 22
3. 기술현황 분석 26
3.1. 국외동향 26
3.2. 국내동향 26
3.3. 소결 27
제2장 LH형 라멘조 아파트의 제진구조시스템 제안 32
1. 일반사항 32
2. 유강혼합구조를 이용한 제진구조시스템 32
2.1. 유강혼합구조의 개념 32
2.2. 연구대상 건물 34
2.3. 여러 가지 제진구조시스템 35
3. MJ(Multi-Joint)댐퍼를 적용한 제진구조시스템 42
3.1. MJ댐퍼의 특징 및 이력특성 42
3.2. MJ 제진구조시스템 제안 53
3.3. MJDS의 제진성능 및 경제성 분석 55
4. 카고메댐퍼를 적용한 제진구조시스템(KGDS) 64
4.1. 카고메댐퍼의 특징 및 이력특성 64
4.2. KG 제진구조시스템 제안 69
4.3. KGDS의 제진성능 및 경제성 분석 71
제3장 MJDS의 제진성능 검증 82
1. 일반사항 82
2. 실험계획 82
2.1. 실험체 계획 83
2.2. 실험방법 87
2.3. 계측방법 89
3. 재료시험 91
3.1. 콘크리트 압축강도 시험 91
3.2. 철근 인장강도 시험 92
4. 실험결과 및 분석 93
4.1. 준동적 실험 93
4.2. 동적 실험 101
5. 소결 118
제4장 KGDS의 제진성능 검증 122
1. 일반사항 122
2. 실험계획 123
2.1. 실험체 계획 123
2.2. 실험방법 128
2.3. 실험체 제작 131
3. 재료시험 133
3.1. 콘크리트 압축강도 시험 133
3.2. 철근 인장강도 시험 133
4. 실험결과 및 분석 134
4.1. 반복가력 실험 134
4.2. 유사동적 실험 143
5. 소결 155
제5장 결론 160
참고문헌 166
부록 174
부록 A. 설계, 해석을 위한 댐퍼구성의 가이드라인 174
부록 B. 철근콘크리트 부재의 거시적 해석모델 182
부록 C. MJDS의 설계, 시공지침 198
부록 D. KGDS의 설계, 시공지침 224
[표 2-1] 일반 RC골조와 프레임 분리형 제진시스템 적용 골조의 물량비교 39
[표 2-2] 고감쇠 고무 요소 및 유닛 성능평가 일람표 44
[표 2-3] 고감쇠 고무 요소 성능평가 결과 47
[표 2-4] 단위 유닛에 대한 성능평가 결과 49
[표 2-5] 해석대상 건물 일람표 57
[표 2-6] 비선형 정적해석에 의한 변형각 검토결과 58
[표 2-7] 골조물량 산정(내진설계, 보) 60
[표 2-8] 골조물량 산정(내진설계, 기둥) 60
[표 2-9] 골조물량 산정(내진설계, 벽체) 61
[표 2-10] 골조물량 산정(제진설계, 보) 61
[표 2-11] 골조물량 산정(제진설계, 기둥) 61
[표 2-12] 골조물량 산정(제진설계, 벽체) 61
[표 2-13] 철근물량 감소량(내진구조-제진구조) 62
[표 2-14] KGDS의 제진성능 검증을 위한 변수들 72
[표 2-15] 카고메댐퍼 특성 72
[표 2-16] 골조물량 산정(내진설계 시 보) 76
[표 2-17] 골조물량 산정(내진설계 시 기둥) 76
[표 2-18] 골조물량 산정(내진설계 시 벽체) 76
[표 2-19] 골조물량 산정(제진설계 시 보) 76
[표 2-20] 골조물량 산정(제진설계 시 기둥) 76
[표 2-21] 골조물량 산정(제진설계 시 벽체) 77
[표 2-22] 각 타입별 물량 비교(KGDS) 77
[표 2-23] 내진설계 vs 제진설계 공사비 비교 78
[표 3-1] 실험체 일람표 82
[표 3-2] RC골조의 배근상세 85
[표 3-3] 실험에 사용된 MJ댐퍼의 이력특성 86
[표 3-4] 지진파 가진 프로그램 89
[표 3-5] 콘크리트 압축시험 결과 91
[표 3-6] 철근의 인장시험 결과 92
[표 3-7] 실험체별 고유주기 변화 106
[표 3-8] 최대응답가속도 107
[표 3-9] 최대응답변위 108
[표 3-10] 최대 밑면전단력 110
[표 4-1] 실험체 일람표 123
[표 4-2] 실물 실험체와 축소 실험체의 제원 비교 126
[표 4-3] 카코메 댐퍼의 제원 126
[표 4-4] 콘크리트 압축시험 결과 133
[표 4-5] 절근의 인장시험 결과 133
[표 4-6] 반복가력의 실험결과 140
[표 4-7] 최대응답 하중 및 변위의 실험결과 149
[그림 1-1] 연구흐름도 24
[그림 1-2] 내진기술 연구동향 27
[그림 2-1] 유강혼합구조의 개념 33
[그림 2-2] ASCE/SEI 7-10에 의한 제진구조물의 설계개념 33
[그림 2-3] 다층골조에서의 유요소의 손상비 34
[그림 2-4] 연구대상 건물의 평면도 34
[그림 2-5] 프레임 분리형 제진구조시스템 36
[그림 2-6] 프레임 모델링 및 고유주기 36
[그림 2-7] 최대변위응답비 37
[그림 2-8] 층별 손상에너지 분석 37
[그림 2-9] 댐퍼내력에 따른 최대응답 비교 38
[그림 2-10] Rocking wall 제진구조시스템 40
[그림 2-11] 에너지집중형 제진구조시스템 40
[그림 2-12] 내부 칸막이벽 매립형 제진구조시스템 41
[그림 2-13] 외부프레임 설치형 제진구조시스템 42
[그림 2-14] MJ댐퍼의 구성 43
[그림 2-15] 고감쇠 고무 요소에 대한 전단변형율 의존성 평가 44
[그림 2-16] 단위 유닛에 대한 전단변형율 의존성 평가 44
[그림 2-17] 고감쇠 고무 성능평가 지표 46
[그림 2-18] 전단변형률에 따른 감쇠율 변화 47
[그림 2-19] 동일한 고무 두께별 성능평가 결과(3번째 싸이클 이력곡선) 48
[그림 2-20] MJ댐퍼 단위 유닛 상세 49
[그림 2-21] MJ댐퍼 단위 유닛 3번째 사이클 이력비교 49
[그림 2-22] 고감쇠 고무의 전단변형 이력곡선 51
[그림 2-23] 다축방향 이력 표현 MSS 모델 51
[그림 2-24] 안정적 이력특성에 적합한 수정 이선형모델(modified bilinear model) 52
[그림 2-25] 대변형 시 하드닝(hardening) 현상을 고려한 菊地모델 52
[그림 2-26] MJ댐퍼 단위 유닛 성능시험 결과와 수치해석모델 비교 53
[그림 2-27] 연구대상 건물 내 MJ댐퍼 적용가능 위치 54
[그림 2-28] MJDS의 형상 및 작동개념 54
[그림 2-29] 제안 MJ댐퍼 제진시스템 거동 개념 55
[그림 2-30] MJ댐퍼 평가대상 건물 평면도 57
[그림 2-31] 설계지진레벨의 응답스펙트럼 58
[그림 2-32] 비선형 동적해석에 의한 층간변형각 검토결과 59
[그림 2-33] 비선헝 동적해석에 의한 시스템별 층간변형각 비교 59
[그림 2-34] 15층 건물에 대한 경제성 평가 63
[그림 2-35] 20층 건물에 대한 경제성 평가 63
[그림 2-36] 25층 건물에 대한 경제성 펑가 63
[그림 2-37] 카고메댐퍼 64
[그림 2-38] 카고메 댐퍼의 단위셀 형상 65
[그림 2-39] 이상적인 Kagome의 등가 구조 65
[그림 2-40] 실험에 의한 카고메댐퍼의 이력특성 68
[그림 2-41] 해석모델의 형상 69
[그림 2-42] 내부 설치형 제진시스템 70
[그림 2-43] KGDS의 개념 70
[그림 2-44] KGDS의 설치상세 70
[그림 2-45] 설계지진레벨의 응답스펙트럼 72
[그림 2-46] 지지구조물의 강성비에 따른 밑면전단력 감소율(3F) 73
[그림 2-47] 지지구조물의 강성비에 따른 밑면전단력 감소율(5F) 73
[그림 2-48] 지지구조물의 강성비에 따른 최상층 최대응답변위 감소율(3F) 74
[그림 2-49] 지지구조물의 강성비에 따른 최상층 최대응답변위 감소율(5F) 74
[그림 3-1] 실험체 분류 83
[그림 3-2] 연구대상 아파트 건물의 기준층 펑면도 84
[그림 3-3] RC골조의 형상 및 단면상세 84
[그림 3-4] LHS RC골조의 형상 86
[그림 3-5] 준동적 실험체 설치상황 87
[그림 3-6] 준동적실험을 위한 하중이력 가력패턴 88
[그림 3-7] 입력지진파(EI-Centro NS 성분) 88
[그림 3-8] 가속도계 설치위치(동적실험) 89
[그림 3-9] 로드셀 설치위치(동적실험) 89
[그림 3-10] 준동적 실험 시 변위계 위치 90
[그림 3-11] 동적 실험 시 변위계 위치 90
[그림 3-12] 스트레인 게이지 부착위치 90
[그림 3-13] 콘크리트 압축강도 시험 91
[그림 3-14] 철근의 응력-변형률 관계 92
[그림 3-15] 가력 step별 균열 발생도 93
[그림 3-16] 하중-변형관계 곡선 96
[그림 3-17] 하중-댐퍼변형관계 곡선 96
[그림 3-18] 기둥 하중-변형률 관계 97
[그림 3-19] 보 하중-변형률 관계 97
[그림 3-20] 스터럽 하중-변형률 관계 98
[그림 3-21] RC골조와 MJ댐퍼의 변위 99
[그림 3-22] 층간변형 대비 MJ댐퍼의 번헝 비율 99
[그림 3-23] 각 step별 흡수에너지 100
[그림 3-24] 누적변형-누적흡수에너지 관계 곡선 101
[그림 3-25] RC골조의 균열 발생도 102
[그림 3-26] LHS RC골조의 균열 발생도 104
[그림 3-27] 가진 step별 고유주기 변화 106
[그림 3-28] 가진 step별 최대응답가속도 107
[그림 3-29] 가진 step별 최대응답변위 109
[그림 3-30] 가진 step별 최대 밑면전단력 109
[그림 3-31] RC골조의 하중-변형관계 곡선 111
[그림 3-32] LHS RC골조의 하중-변형관계 곡선 112
[그림 3-33] RC골조의 에너지등가속도 116
[그림 3-34] LHS RC골조의 에너지등가속도 116
[그림 3-35] 누적 에너지등가속도 누적 시간이력 곡선 117
[그림 3-36] 누적 에너지등가속도 손상 곡선 118
[그림 4-1] KGDS 실험체 모델링 124
[그림 4-2] RADS 01 및 RADS-03 형상 및 배근도 125
[그림 4-3] KGDS 실험체 형상 126
[그림 4-4] RADS-02 및 RAD-S04 형상 및 배근도 127
[그림 4-5] 실험체 설치상황(준동적 반복가력 실험) 128
[그림 4-6] 하중가력 계획도 129
[그림 4-7] 스트레인게이지 및 LVDT 설치도 129
[그림 4-8] 댐퍼변위 측정용 LVDT 설치도 129
[그림 4-9] 유사동적 실험법의 개념 및 절차 131
[그림 4-10] 실험체 설치상황(유사동적 실험) 131
[그림 4-11] 실험체 제작 과정 132
[그림 4-12] RADS-01 균열 및 파괴상황 135
[그림 4-13] RADS-02 균열 및 파괴상황 136
[그림 4-14] RADS-01 실험체의 하중-변위 곡선(LVDT-1) 138
[그림 4-15] RADS-02 실힘체의 하중-변위 곡선(LVDT-1) 139
[그림 4-16] RADS-01 실험체의 하중-변위 곡선(포락곡선 비교) 139
[그림 4-17] RADS-02 실험체의 하중-변위 곡선(포락곡선 비교) 139
[그림 4-18] 실험체의 하중-변위 포락곡선의 상호 비교 140
[그림 4-19] 실험체별 에너지소산 양 비교 142
[그림 4-20] 댐퍼의 에너지소산 비율 상대비교 142
[그림 4-21] RADS-03 실험체의 균열 및 파괴상황 (200gal) 144
[그림 4-22] RADS-03 실험체의 균열 및 파괴상황 (300gal) 145
[그림 4-23] RADS-04 실험체의 균열 및 파괴상황 (200gal) 146
[그림 4-24] RADS-04 실험체의 균열 및 파괴상황 (300gal) 147
[그림 4-25] RADS-03 실험체의 하중-변위 곡선(200gal) 150
[그림 4-26] RADS-03 실험체의 하중-변위 곡선(300gal) 150
[그림 4-27] RADS-04 실험체의 하중-변위 곡선(200gal) 151
[그림 4-28] RADS-04 실험체의 하중-변위 곡선(300gal) 151
[그림 4-29] RADS-03 실험체의 변위 시간이력곡선(200gal, 300gal) 153
[그림 4-30] RADS-04 실험체의 번위 시간이력곡선(200gal, 300gal) 153
[그림 4-31] RADS-03 실험체의 가속도 시간이력곡선(200gal, 300gal) 154
[그림 4-32] RADS-04 실험체의 가속도 시간이력곡선(200gal, 300gal) 154