장방형 개구부가 있는 철근콘크리트 전단벽의 거동특성

Abstract

요즘 들어 분양가 상한제 등을 비롯한 재건축 규제로 사업자체가 불투명해지자 아파트 전체를 대수선하는 리모델링 사업이 주목받고 있다. 선진국의 경우 리모델링 비중은 전체 건설시장의 30퍼센트를 웃돌고 있으며 이웃 일본 또한 70퍼센트에 육박한 것으로 알려져 있다. 한국에서도 지난 1990년대 초반부터 서울 강남의 저층아파트를 중심으로 유행, 재건축이 힘든 고층아파트나 단독주택으로까지 확산되었다. 또한 1970년대 이후 개발붐을 타고 전국적으로 대거 신축된 대형빌딩의 개보수 수요가 급증하고 있으며, 최근에는 건폐율, 용적율 등에 대한 규제가 강화되는 추세여서 기존 건물보다 작은 건물이 되는 수도 많기 때문에 될 수 있으면 리모델링을 통하여 목적한 바를 달성하는 것이 유리한 경우가 많다. 본 연구에서는 내력벽의 부분적인 절단 또는 해체시 손상 이전과 손상된 이후 전단벽체의 구조성능을 비교, 분석하기 위하여 절단된 개구부의 면적에 따른 전단벽의 구조성능을 평가하고 벽체의 응력손실을 고려하여 손상된 전단벽체가 소정의 내진성능을 확보할 수 있는 보강설계기법을 제안하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 또한 개구부를 갖는 전단벽의 전단강도 특성과 현행 규준식에 대한 적용 가능성을 평가하고자 한다. 본 논문에서는 총 5개의 장으로 구분하여 정리하였으며, 제 1장은 서론을 정리하였으며, 제 2장은 전단벽에 관한 기존연구 고찰, 제 3장은 전단벽의 실험계획, 제 4장은 실험 결과 및 분석, 제 5장은 결론으로 나누어 기술하였다. 그리고 각 장에 대한 내용을 간단히 정리하면 다음과 같다. 제 1장에서는 연구의 배경 및 목적, 논문의 구성에 대하여 기술하였 다. 제 2장에서는 전단벽의 분류, 전단벽의 전단설계 규준, 전단벽의 전단거동에 대하여 기술하였다. 제 3장에서는 장방형 개구부가 있는 전단벽 실험에 대하여 실험체 계획, 재료시험, 실험체 설치에 대하여 기술하였다. 제 4장에서는 제 3장에서 실시한 실험에 대한 실험결과 및 분석에 대하여 기술하였다. 제 5장에서는 결론을 기술하였으며 내용은 다음과 같다. (1) 파괴 메카니즘을 살펴보면 개구부가 없는 경우 사압축 파괴가 주 파괴모드로 나타났다. 그리고 인방 보가 있는 실험체 CW-RBS는 인방 보에서 전단파괴로 인하여 최종파괴 되었다. (2) 개구부가 설치된 CW-RBS의 최대내력은 손상 전에 비하여 21.5%의 내력 감소율을 보였다. (3) 개구부를 갖는 전단벽의 ACI 및 AIJ 규준식은 전단에 대한 강도감소계수(Φ=0.85) 적용 시 안전측으로 평가되고 있으나, ACI의 기준식은 실험값을 지나치게 과소평가하는 경향이 있다. (4) 개구부를 갖는 전단벽의 강도 저감율은 AIJ에서 제시한 저감율보다 小野正行이 제안한 저감율이 보다 합리적으로 평가하는 것으로 판단된다. (5) 개구부를 갖는 CW-RBS 실험체의 경우 기준실험체에 비해 강성 및 에너지소산 능력이 기준 실험체에 비해 현저히 작게 나타나고 있는데 이는 손상을 입은 철근의 강성 감소와 개구부로 인한 콘크리트의 단면손실에 따른 것으로 판단된다. 따라서 강성의 조기 손실을 보정하는 적절한 보강기법에 대한 연구가 필요하다.; Lately, as the construction markets have been contracted due to apartment price ceiling system and reinforced regulation of reconstructions, the remodelling projects repairing the entire apartment buildings have drawn attention. In advanced nations, remodelling projects account for more than 30% of the entire construction markets, and in case of Japan, about 70% of the entire construction markets. In Korea, remodelling began to boom centering around the low-rise apartment buildings in Kangnam districts since early 1990's, and the remodelling boom would spread to high-rise apartment buildings not easily reconstructible and even detached houses. On the other hand, many large-scale buildings which began to be constructed taking advantage of the urban development boom since 1970's are approaching their remodelling cycle. Moreover, since the regulations of building-to-land ratio and extended floor ratio tend to be reinforced, some buildings might be reconstructed into smaller ones, which means that it would be more desirable for these buildings to be remodelled. In order to comparatively analyze the structural performance of the shear wall body between when a retaining wall has been partially cut or demolished and when it remains intact, the researcher evaluated the structural performance of the shear wall depending on the area of the cut out opening, and thereby, provided for some basic data useful to development of the reinforcement design techniques for earthquake-proof performance of damaged shear wall in consideration of the loss of stress on the part of the wall body. In addition, the researcher evaluated characteristics of the shear strength of the shear wall with openings and applicability of the current formulae. This study consists of 5 chapters in total. The first chapter introduces the study, the second chapter reviews the literature about shear walls, the third chapter designs a test plan for shear wall, the fourth chapter discusses and analyzes the results of the test, and the fifth chapter concludes the study. The contents of each chapter are summed up as follows; The first chapter introduces background, purpose and structure of the study. The second chapter describes classifications, design criteria and behaviors of the shear walls. The third chapter describes the test for the shear wall with rectangular opening in terms of test piece plan, material test and test piece installation. The fourth chapter discusses and analyzes the results of the test. The fifth chapter concludes the study as follows; (1) In case of the shear wall without opening, the primary destruction mode was compression destruction. And the test piece CW-RBS with a lintel beam was finally destroyed as the lintel beam was shorn to be destroyed. (2) The maximum internal force of CW-RBS with an opening decreased 21.5% compared with that before damage. (3) The ACI and AIJ formulas for the shear wall with an opening seemed to be appropriate in terms of safety when a strength reduction coefficient (Φ=0.85) was applied to shearing, but the ACI formula tended to underestimate the test values extremely. (4) It was judged that Kono Masaki's reduction rate for the strength of shear wall with an opening was more reasonable than the AIJ rate. (5) The CW-RBS with an opening showed a remarkably lower strength and energy dispersion performance than the reference test piece, which was deemed attributable to reduction of strength of the reinforcement damaged and the loss of concrete section. Accordingly, it is deemed necessary to find some proper reinforcement techniques to compensate for the earlier loss of strength.