Novel Steel Frame 외부접합공법으로 보강된 2층 철근콘크리트 실물골조의 내진보강효과에 관한 실험적 연구

Abstract

본 연구에서는 기존 강도증진형 내진보강법의 단점을 보완･개선할 수 있는 새로운 개념의 내진보강법인 NSF(Novel Steel Frame) 외부접합형 내진보강공법을 제안하였다. NSF 내진보강법은 거주자가 거주가 가능하면서 내진보강 공사를 실시할 수가 있으며, 접합부 시공성이 탁월하다. 특히 필요 내진보강량 산정이 간편한 내력증진형 내진보강법으로서, 전단파괴가 지배적인 비내진상세를 가지는 국내 철근콘크리트 건물에서는 내력확보가 용이한 내진보강공법이다. 본 연구에서 제안한 NSF 외부접합형 공법의 유용성을 검증 할 목적으로 기존 비내진상세를 가지는 철근콘크리트 학교건물을 바탕으로 한 실물 2층 골조 실험체를 대상으로 유사동적실험을 실시하여 검증함과 동시에 내진보강효과를 검토하였다. 그 결과, 국내 내진설계용 지진수준인 200 cm/s2 지진규모에서 무보강 골조는 대규모 지진피해를 나타내었으나, NSF 외부접합형 내진보강법으로 보강한 골조는 경미한 지진피해가 예상되었으며, 국내에서 발생 가능한 최대 지진규모(300 cm/s2)를 포함한 대규모 지진(400 cm/s2)을 상정한 경우에도 중규모 이하의 지진피해가 예상되어 본 연구에서 개발한 NSF 내진보강법의 유효성이 검증되었다고 사료된다.

The Novel Steel Frame (NSF) methodology was suggested for seismic retrofitting of existing reinforced concrete (R/C) buildings in this research. The external connection methodology was proposed taking into account the complete behavior between existing R/C and reinforcement steel frames. The NSF technique can be used to perform seismic strengthening construction while residents continue to live within the building. The developed method is categorized as a strength increasing technique that can easily enhance the ultimate horizontal strength of R/C structures having shear failure mode. Two-story R/C frame specimens were designed on the basis of an existing Korean R/C building having non-seismic details; one control specimen and one specimen strengthened with the NSF system were used. Pseudodynamic testing was conducted to estimate the effects of seismic retrofitting in terms of the ultimate response strength, response displacement, and degree of earthquake damage compared with the control R/C frame. Experimental results showed that the proposed NSF retrofitting device, externally attached to the existing R/C frame, adequately enhanced the horizontal force, resulting in decreased earthquake response deformation of R/C frames under high level of earthquake ground motions.