탄소섬유 시트로 보강된 RC기둥의 내진성능에 관한 해석적 연구

Abstract

Due to more increasing earthquake, the global world suffers damage a lot. Although Japan neighboring Korea is a good example, Korean peninsula has overlooked earthquake preparation because there are no direct damages. However, recently earthquakes that happened in Gyeongju and Pohang raised magnitude of design and reinforcement of earthquake-resistance capacity on domestic buildings. Since about 84% out of total domestic buildings did not adopt earthquake-resistance design as well, it is a prompt issue to apply the earthquake-resistance reinforcement. Various reinforcement materials have been developed actively, and among them carbon fiber sheet reinforcement with superb constructability and machinability has been used a lot because of its durability, strength, and resilience, even though it is expensive. Its performance is already proved through many researches and experiments, but in fact it is difficult to experience every situation in actual fields. This study selected a prior experiment and conducted finite element analysis based on the same condition, and then this study evaluated its compatibility. This study evaluated a material that is not reinforced, which the prior study researched, and another research material that is reinforced with carbon fiber sheet. By utilizing LUCAS, which is finite element analysis program, this study conducted modeling for the research materials based on the same condition with the experiment, and then it operated nonlinear analysis. As a result of analytical researches, the reinforced analytical materials showed the more excellent superiority generated stress and displacement than unreinforced materials. When comparing the experiment materials and analytical materials, this study found their tendency that coincides with each other at displacement history and cracking behavior. Therefore, this study verified suitability that this study was to deduce |지속적인 증가 추세를 보이는 지진으로 인해 전 세계 지금 막대한 피해를 받고 있다. 옆 나라 일본에서도 그 예를 쉽게 찾을 수 있지만, 한반도의 경우 직접적인 피해가 없었기에 지진에 대한 대비를 등한시해왔다. 하지만 최근에 발생한 경주와 포항의 지진으로 국내 건축물의 내진에 대한 설계와 보강의 심각성이 대두되었다. 현재 기준으로 본다면 전체 건축물 중 약 84%가 내진 설계가 제대로 반영이 되지 않아 내진에 대한 보강이 시급하다. 다양한 보강재 개발이 활발히 진행된 가운데 시공성과 가공성이 탁월한 탄소섬유 시트 보강은 높은 내구성과 강도, 탄성력으로 고가임에도 불구하고 많이 사용되고 있다. 많은 연구와 실험을 통해 성능은 이미 증명되었지만, 현장에서 발생하는 다양한 상황에 따라 매번 실험을 진행할 수 없는 실정이다. 본 연구에서는 앞서 진행된 실험 중 하나를 선택하여 동일한 조건으로 유한요소 해석을 진행한 후 그 부합성을 평가했다. 실제 실험에서 진행된 무보강 실험체와 탄소섬유 시트 보강 실험체를 대상으로 평가했으며 유한요소 해석프로그램인 LUSAS를 사용하여 실험체와 동일한 조건으로 모델링 한 후 비선형 해석을 진행했다. 해석적 연구 결과, 무보강 해석체보다 보강한 해석체가 발생된 응력과 변위부분에서 우수성을 보였고. 실험체와 해석체를 비교했을 때 변위 이력과 균열 양상에서 전반적으로 일치하는 경향을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 도출하고자 하는 적합성은 입증하였다.