철근콘크리트 조적채움벽 골조의 유한요소해석

Abstract

조적채움벽은 일반적으로 철근콘크리트골조 사이의 기둥에 칸막이벽의 역할을 위해 설치되고 이는 구조설계시 구조적인 역할은 없는 것으로 고려하여 하중으로만 산정하고 있다. 하지만 해외의 지진피해 사례나 구조실험결과 철근콘크리트 조적채움벽 골조는 순수골조와 구조적으로 완전히 다른 거동을 하는 것으로 확인되었다. 철근콘크리트 조적채움벽 골조의 구조적거동을 파악하기 위해 국내외적으로 골조실험과 조적재료시험을 수행하였고, 현재 국내에 조적채움벽을 모델링하기 위해 사용되는 기준은 국내와는 조적의 재료특성이 상이한 ASCE 41과 같은 해외의 기준이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 사용하는 조적으로 구성된 철근콘크리트 조적채움벽 골조의 구조적거동을 파악하기 위해 골조실험을 수행하였고, 국내 조적의 재료특성과 골조실험체의 사용된 콘크리트와 철근의 재료시험을 수행하여 탄성계수와 강도 등의 재료특성을 구하였다. 조적은 벽돌과 모르타르로 구성된 복합재료로써 수평줄눈 모르타르와 하중각도에 따라 최대응력이 달라지는 이방성의 재료이지만, 본 연구에서는 이를 효율적으로 모델링하기 위해 일반적인 등방성요소와 트러스요소를 사용한 모델링방법을 제안하였다. 또한 철근콘크리트 조적채움벽 골조의 재료시험결과를 사용하여 유한요소해석을 수행하였고, 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 유한요소해석결과로부터 철근콘크리트 조적채움벽골조의 하중-변위 관계와 조적채움벽의 파괴모드등을 분석하였고, 골조와 조적채움벽의 상호작용으로 발생하는 부재력 및 스트럿의 폭 등을 ASCE 41의 등가스트럿모델과 비교분석하였다.