포스트 텐션 플랫 플레이트 골조의 내진 성능평가

Abstract

포스트 텐션 플랫 플레이트(PT 플랫 플레이트)는 철근 콘크리트 플랫 플레이트의 장점과 함께 포스트 텐션 효과로 인한 장스팬, 철근 상세의 간소화, 거푸집 조기 탈형에 의한 공기 단축 등 구조적·시공적 장점이 많다. 플랫 플레이트 골조는 중·약진 지역에서 중력 저항 시스템이나 횡력 저항 시스템인 중간 모멘트 골조로 설계할 수 있다. 강진 지역에서 플랫 플레이트는 주된 횡력 저항 시스템으로 설계할 수 없고 전단벽, 모멘트 골조 같은 횡력 저항 시스템과 함께 중력 저항 시스템으로 설계한다. 플랫 플레이트 골조가 중력 저항 시스템으로 설계된다고 하더라도 지진 발생시 지진력에 의하여 횡력 저항 시스템에서 발생한 변위는 중력 저항 시스템인 플랫 플레이트 골조에도 전달된다. 따라서 중력하중만 고려하여 설계한 플랫 플레이트 골조에서도 횡 변위가 발생시 적절한 구조적 성능을 보유하여 붕괴되지 않고 중력하중을 저항하여야 한다. PT 플랫 플레이트 골조의 경우 철근 콘크리트 플랫 플레이트 골조와는 다르게 기둥을 관통하는 슬래브 하부 철근에 대한 요구 조항이 명확히 명시되어 있지 않다. 지진 발생시 포스트 텐션 플랫 플레이트 골조의 접합부에는 모멘트 역전으로 정 모멘트가 발생할 수 있다. 이러한 경우 접합부의 취성적인 파괴가 예측되며, 이는 전체 골조 시스템의 갑작스런 붕괴로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 PT 플랫 플레이트 골조의 내진 성능을 평가하기 위하여 비선형 거동을 예측할 수 있는 해석 모델을 개발하였다. 특히 본 연구에서 개발한 해석 모델은 PT 플랫 플레이트 슬래브-기둥 접합부에서 기둥을 관통하는 철근이 있는 경우와 없는 경우의 접합부 거동을 정확하게 예측할 수 있도록 개발하였다. 개발한 해석 모델의 타당성을 검증하기 위하여 PT 플랫 플레이트 슬래브-기둥 접합부 실험 결과와 해석 결과를 비교하였다. 이러한 해석 모델을 이용하여 기둥을 관통하는 슬래브 하부 철근이 PT 플랫 플레이트 골조의 내진 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여 슬래브-기둥 접합부에 기둥을 관통하는 슬래브 하부 철근이 있는 경우와 없는 경우의 3층, 9층 골조를 중력하중만 고려하여 설계하였다. 본 연구에서는 대상 건물을 비선형 정적 푸쉬 오버 해석하여 기둥을 관통하는 슬래브 하부 철근 유무에 따른 전체 구조 시스템 거동을 평가 하였다. 본 논문은 총 7장으로 구성되어 있으며 각 장에 기술된 내용을 간단히 요약하면 다음과 같다. 제 1 장, 연구의 배경, 연구 목적 및 범위 등을 명시하였다. 제 2 장, 이번 연구와 관련된 기존 연구자들의 연구에 대하여 정리 하였다. 제 3 장, PT 플랫 플레이트 접합부 해석 모델에 관련된 내용을 정리하였다. 제 4 장, 제안된 PT 플랫 플레이트 접합부 해석 모델의 적합성을 검증 하였다. 제 5 장, 대상 실험체의 비선형 동적 해석 결과를 정리하였다. 제 6 장, PT 플랫 플레이트 내진 성능평가 결과를 정리하였다. 제 7 장, 본 연구의 결과를 정리하였다.; This study developed an analytical model for predicting nonlinear behavior of PT flat plate frames having slab-column connections with and without slab bottom reinforcement passing through the column. The developed model can predict the failure sequence until punching failure occurs. For verifying the analytical model, the test results of PT flat plate slab-column connections were compared with the results of the analysis. Moreover, the results of static pushover test and shaking table test of 2 story PT flat plate frame were compared with analysis results. For evaluating seismic performance of PT flat plate frame, this study conducted nonlinear response history analysis of the 2 story PT flat plate frame with and without slab bottom reinforcement passing through the column under 1940 El Centro ground motion scaled to have pseudo spectral acceleration of 0.3, 0.5, and 0.7g at the fundamental period of the frame. This study observed that as ground motion is more intense, seismic demands for the frame having the connections without slab bottom reinforcement passing through the column are larger than those without slab bottom reinforcement. This study evaluates the seismic performance of post tensioned flat plate structures with or without slab bottom reinforcement passing through the column. For this purpose, 3 and 9 story frames designed only considering gravity loads. This study conducts a nonlinear static pushover analysis. This study was an analytical model which is able to represent punching shear failure and fracture mechanism. The analytical results showed that seismic performance of post tensioned flat plate is strongly influenced by the existence of slab bottom reinforcement through column. By placing slab bottom reinforcement passing through the column in PT flat plate frame, lateral strength and max drift capacity are significantly increased.