축력비 변화에 따른 복합병렬전단벽 접합부의 전단강도

Abstract

국문요지 복합구조(Hybrid Structure)는 서로 다른 종류의 구조부재를 조합하여 각 부재 의 역학적 특성과 시공상의 이점을 활용한 시스템으로써 국내외에서 활발하게 연구가 진행되고 있다. 즉, 철근콘크리트 부재는 압축력에 강하고 철골 부재는 전단과 휨에 강한 특성을 가지고 있으므로, 이 두 가지 구조부재를 적절히 조합 한다면, 현재 건축물에 사용되고 있는 재료만으로도 최적의 구조 형식 개발이 가 능해진다. 복합구조 시스템의 하나인 복합 병렬 전단벽 시스템 (Hybrid coupled shear Wall System)은 효율적인 내진 저항 시스템이다. 기존의 철근콘크리트 병렬전단벽시스템은 높은 전단을 요구하는 경우 보 춤이 커진다. 경간춤비 3이 상은 paulay에 의해 대각 보강근 설치가 요구되어 상세가 복잡해진다. shiu는 경 간춤 비 5이상 되면 대각 보강근의 경사각이 작아져 대각 보강근의 효과가 의문 시 된다고 보고하였다. 이에 대한 방안으로 보를 철골 부재로 사용함으로써 5이 상 높은 경간춤 비에서도 구조적 성능을 충분히 발휘할 수 있으며 층고의 제약 에서 벗어날 수 있다는 장점이 있다. 하지만 기둥이나 벽체 및 보와 같은 주요부 재가 접합부내에 지압파괴로 소정의 강성과 내력을 충분히 발휘 할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이중부재 사이의 응력전달을 명확히 규명함에 따 라 복합병렬전단벽 시스템의 발전 여부가 결정될 것이다. 본 연구는 접합부의 지 압에 의해 산정 되어진 전단강도를 규명하기 위하여 기존 기준식 및 제안식에서 변수로 선정되고 있지 않은 축력과 수직보강상세를 변수로 하여 그 영향력을 파 악하기 위해서 비선형 유한요소해석모델을 수립하였고, 기존 연구자의 실험체와 해석모델의 비교를 통해 검증하였다. 이후 변수 해석을 수행하여 복합병렬전단벽 접합부의 거동을 분석함으로써 그 영향력을 평가하였다. 결론은 다음과 같다. (1) 변수해석을 위한 비선형 유한요소 모델을 수립하였으며 축력과 보강근을 변 수로 택하여 실험을 수행한 기존연구자의 실험결과와 비교 검증을 통해 모델의 적합성을 증명하였다. 해석 결과, 실험결과와 동일하게 철골보 하부의 지압파괴 로 최종파괴 되었으며, 강도의 오차율은 약7% 정도로 낮은 오차율을 보였다. (2) 수직철근비의 증가는 최대전단강도를 상승시키며 높은 축력비에 따른 강도 감소에 대한 보강 효과가 있다. (3) 복합병렬전단벽 접합부 전단강도의 적용될 한계축력비(N/fckbd)는 15%로 보는 것이 합당할 것으로 보인다.