등가 기둥 모델을 이용한 철근콘크리트 전단벽-골조 구조물의 내진성능 평가

Abstract

내진 설계가 이루어지지 않은 구조물의 합리적인 내진 보강 설계와 시공을 위해서는 정밀한 내진 성능 평가가 필수적이다. 내진 성능 평가에는 구조물이 보유하고 있는 역량을 정확히 판단하기 위한, Pushover 해석이라고 불리는 비선형 정적 해석법이 자주 사용된다. 국내에서 흔히 볼 수 있는 중·저층 구조물은 T, L, C형과 같은 이형 단면을 갖는 철근 콘크리트 전단벽을 사용하여 횡 방향 저항성능을 확보한 경우가 많다. 이러한 구조물은 미시적 혹은 거시적 요소로 모델링된 전단벽을 사용하여 Pushover 해석이 가능하나, 모델링에 전문적인 지식과 많은 계산 시간이 필요한 단점이 있다. 본 연구에서는 이형 철근 콘크리트 전단벽의 해석을 위한 등가 기둥 모델을 제안하고자 한다. 등가 기둥 모델은 비교적 간단한 요소인 탄성기둥, 비선형 회전 스프링, 강체보로 이루어져 있으며, 등가 기둥의 속성은 단면 해석법과, 부재력을 기반으로 계산하였다. 또한 실제 전단벽과 등가 기둥 모델의 축방향 변위의 차이를 보정하기 위해 부가적인 축력을 작용하는 법을 제안하였다. 제안된 등가 기둥 모델을 사용하여 5층의 전단벽-골조 구조물의 Pushover 해석을 수행하였다. 해석 결과를 섬유 요소로 모델링된 같은 구조물의 Pushover 해석 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다.