철근콘크리트 프레임면내 조적벽체의 내진성능 향상에 대한 실험적 연구 = An Experimental Study for improvement of Seismic performance of Reinforced Concrete Infilled Masonry Frame

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 철근콘크리트 프레임면내 조직벽체의 내력증진과 내진성능을 개선하기 위하여, 기본실험체인 순수강접프레임 실험체 (FB-1), 단순장막벽 형식의 메움벽 실험체(IFB-1)과 프레임과 메움벽의 면내 구속력증대를 위하여, 와이어메쉬를 보강한 실험체(IFBM-1,2), 시멘트벽돌 반절크기로 기둥단면을 Cut off 한 후 조적벽을 축조한 실험체(IFBC-1), 프레임 기둥높이의 h/3 만큼 구분타설 한 후, 메움벽을 축조하고, 프레임을 후타설한 실험체(IFWB-1) 등 총 6개의 실험체를 실물크기의 1/3로 제작하였다. 실험을 통해, 프레임과 메움벽의 면내 구속상황에 따른 균열 진전상황, 최대수평내력, 연성비, 에너지 소산능력 등을 비교·분석하였다.
1) 단순장막벽 형식의 메움벽 실험체와 프레임과 메움벽의 면내 구속력을 증대한 실험체의 균열형태를 비교한 결과, 단순장막벽 형식의 메움벽 실험체는 경계접합부 모르타르의 구속력 약화에 따른 분리현상에 의해, 프레임의 균열진전으로 취성파괴에 이르렀다. 프레임면과 메움벽의 면내 구속력을 증대한 실험체의 경우, 프레임과 조적벽체 경계접합부에서의 강한 구속력으로 인하여 일체와 거동을 나타내었고, 프레임의 손상을 최소화 하였다.
2) 기준실험체(FB-0)를 대상으로, 각 실험체의 최대수평내력을 비교한 결과, 단순장막벽 형식의 메움벽 실험체(IFB-1)은 1.26배, 와이어메쉬보강 실험체(IFBM-1,2)는, 1.38~1.42배, 기둥단면을 Cut off 한 후, 조적조를 축조한 메움벽 실험체(FBC-1)은 1.50배, 조적벽체를 먼저 조적하고, 프레임을 후타설한 실험체(IFWB-1)은 2.24배 증가함을 나타내었다.
3) 순수강접프레임 실험체(FB-0)를 대상으로 조적벽체의 순수내력을 비교한 결과, 단순장막벽 형식의 실험체(IFB-1)은 3.31(tf), 와이어메쉬 보강 실험체(IFBM-1,2)는 4.82~5.32(tf), 기둥단면을 Cut off 한 후, 조적조 메우벽 실험체(IFBC-1)은 6.37(tf), 조적벽체를 먼저 조적하고, 프레임을 후타설한 실험체(IFWB-1)은 15.69(tf)로 나타났다.
4) 단순장막벽 형식의 메움벽 실험체(IFB-1)을 대상으로, 각 실험체의 연성비를 비교한 결과. 메움벽의 수평줄눈부에 와이어메쉬를 보강한 실험체(IFBM-1~2)은, 연성비가 1.07~1.13배 증가하여고, 기둥 단면을 시멘트벽돌 반절크기로 Cut off 한 후, 조적조를 축조한 메움벽 실험체(IFBC-1)의 경우, 연성비가 1.06배 증가하였으며, 조적벽체를 먼저 조적하고, 프레임을 후타설한 실험체(IFWB-1)의 경우, 연성비가 1.41배 증가함을 알 수 있었다.
5) 전단응력이 초기전단균열시, τ_cr/f_ck = 0.056, 최대수평하중시 τ_max/f_ck = 0.076을 나타낸, 기준 실험체(FB-0)를 대상으로 전단응력을 비교한 결과, 단순장막벽 형식의 메움벽 실험체 (IFB-1)은 초기전단응력을 1.23배, 최대전단응력은 1.29배를 나타내었다. 프레임면내 구속력을 증대한, 실험체인, 실험체(IFBM-1,2)와 실험체(IFBC-1), 실험체(IFWB-1)의 경우, 조적벽과 프레임의 구속 정도에 따라서, 초기전단응력은 1.35~2.68배, 최대전단응력은 1.37~2.22배 증가함을 나타내었다.
6) 단순장막벽 형식의 메움벽 실험체(IFB-1)을 대상으로, 에너지 소산능력을 비교한 결과, 프레임면내 구속력을 증대한 실험체인, 실험체(IFBM-1,2)는 1.06~1.1배, 실험체(IFBC-1)은 1.2배, 실험체(IfWB-1)은 1.6배 증가함을 나타내었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, FB-0, the rigid frame which was a basis specimen and IFB-1, the curtain wall masonry infilled wall, for increasing strength and improving seismic performance of the masonry infilled wall of reinforced concrete, IFBM-1,2, the wire mesh reinforced specimen, and IFBC-1, the infilled wall specimen with the section of the column cut off, IFWB-1, the specimen placing frame into the column whose height of placing concrete was 1/3 high after laying bricks for wall. for increasing inside of constraint of frame and infilled wall, were modeled into 1/3 size of the original size.
Through the experiment, analysis and comparison on behavior of contact area according to constraint, situation between the frame and the inside of the masonry infilled wall, crack propagation, maximum horizontal capacity, ductility ration, and energy dissipation capacity was investigated.
(1) Comparison with crack behavior of the curtain wall masonry infilled wall specimen and the specimen increased constraints of masonry infilled wall, In non-reinfored specimen, brittle, just before the crack of frame, was reached by 분리현상 which was followed by constraint weakening of boundary face. In the specimen increased constraints of masonry infilled wall., because of strong constraint at frame and boundary face of bricks for wall, it showed monolithic behavior, and minimized damage of frame
(2) In the case of the basis psecimen, FB-0, comparison of the maximum horizontal strength showed that it increased 1.26 times in IFB-1, thecurtain wall masonry infilled wall specimen, 1.38~1.42 times in IFBM-1,2 the wire mesh reinforced specimen, 1.50 times in IFBC-1, the infilled wall specimen with the section of the column cut off and 2.24 times in IFWB-1, the specimen placing frame after laying bricks for wall.
(3) In the case of the rigid grame, specimen FB-0, comparison of strength which has bricks for wall showed that it was 3.31tf in IFB-1, the specimen of the curtain wall masonry infilled wall, 4,82~5.32tf in IFBM-1,2, the specimen reinforced wire mesh, 6.37tf in IFBC-1, the infilled wall specimen with he section of the column cut off, and 15.69tf in IFWB-1, the specimen placing frame after laying bricks for wall.
(4) In the case of the curtain wall masonry infilled wall, specimn IFB-1, comparisn of ductility ratio showed that it increased 1.07 to 1.13 times in IFBM-1~2, the specimen reinforced wire mesh at bed joint of masonry infilled wall, 1.06 times in IFWB-1, the infilled wall specimen with the section of the column cut off, and 1.41 times in IFWB-1, the specimen placing frame after laying bricks for wall.
(5) In the case of the basis sspcimen FB-0 shown the shearing stress which was τ_cr/fck = 0.056 at initial shearing crack and τ_max/f_ck = 0.076 at maximum loading, comparison of shearing stress showed that initial shearing stress incressed 1.23 times and maximum shearing stress increased 1.29 times in IFB-1, the curtain wall masinry infilled wall. The initial shearing stress increased 1.35~2.68 times, and the maximum shearing stress increased 1.37~2.22 times according to ratio of restraint of masonry wall and frame in IFBM-1,2 and IFBC-1, IfWB-1, the specimen increased costraints of masonry infilled wall.
(6) In the case of the the curtain wall masonry infilled wall, specimen IFB-1, comparison of energy dissipation capacity showed hat it increased 1.06 ~ 1.11 times in IFBM-1,2, the specimen increased constraints of masonry infilled wall, 1.2 times in IFBC-1 and 1.6 times in IFWB-1

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 요약 = i
• 목차 = iii
• 표목차 = vii
• I. 서론 = 1
• 1. 연구배경 및 목적 = 1
• 2. 연구동향 = 3
• 3. 연구 범위 및 방법 = 6
• II. 프레임면내 메움벽의 종류 및 특성 = 9
• 1. 메움벽골조의 종류 = 9
• 1) 일체형 메움벽골조(integrated infilled frame) = 9
• 2) 프리팹 메움벽골조(prefabricated infilled frame) = 9
• 3) 비일체형 메움벽골조(loon-illtegrated infilled frame) = 9
• 2. 메움벽골조의 거동 = 10
• 3. 지진하중에 의한 조적조 건물의 피해 = 12
• 4. 메움벽골조의 파괴유형 = 14
• 1) 메움벽의 파괴유형 = 15
• 5. 조적조메움벽의 보강방안 = 16
• 1) 보강 벽돌구조 = 16
• 2) 철근보강 조적구조 = 16
• 3) 와이어메쉬 및 띠쇠 삽입보강 = 16
• 6. 메움벽골조의 기존 연구 = 19
• 1) 개요 = 19
• 2) Smith의 접촉 길이 제안식 = 20
• 3) Pu˚bal의 접촉 길이 제안식 = 21
• 4) Holmes의 접촉길이 산정식 = 22
• 5) Cern.C.C 와 Kao.C.C의 내력 산정식 = 23
• III. 철근콘크리트 프레임면내 조적조메움벽의 거동특성 실험 = 24
• 1. 개요 = 24
• 2. 실험체 = 25
• 1) 실험체에 사용된 재료 = 25
• 2) 실험체의 분류 및 변수 = 25
• 3) 실험체의 제작 = 34
• 3. 사용재료 실험 = 35
• 1) 철근의 인장강도 실험 = 35
• 2) 콘크리트의 압축강도 실험 = 36
• 3) 시멘트벽돌의 압축강도 실험 = 37
• 4) 몰탈의 압축강도 실험 = 38
• 4. 실험방법 = 40
• 1) 실험체의 설치 = 40
• 2) 가력방법 = 40
• 3) 측정 방법 = 42
• 4) 실험 기구 = 44
• IV. 실험 결과의 분석 = 45
• 1. 실험 결과 = 45
• 2. 이력거동 특성 = 47
• 3. 파괴형태 = 55
• 4. 최대수평내력 변화 = 65
• 5. 조적벽체의 순수내력 = 67
• 6. 최대변위 및 연성능력 = 68
• 7. 전단응력 = 72
• 8. 에너지 소산능력 = 74
• 9. 실험값과 이론값의 비교·분석 = 76
• V. 결론 = 78
• 참고문헌 = 80
• (Abstract) = 85
• 부록 = 88