철근부식정도에 따른 R/C 휨 보의 내진성능 저감계수에 관한 실험적 연구

Abstract

국내에서도 지진 발생횟수가 점차 증가하는 추세이다. 주지의 사실, 2016 경주 및 2017 포항지진에 의하면 대규모지진의 발생할 가능성이 크게 나타나고 있으며, 이로 인한 국가적인 재난이 발생 할 수 있다는 사실을 절실하게 보여주었다. 또한 노후화 건축물 붕괴사고가 최근에 자주 발생하고 있다. 준공 후 30년 이상 된 노후화 건축물은 전체건물의 37.1%이며, 주거용의 경우 수도권 32.8%, 지방은 50.9%가 30년 이상 된 건물이다. 노후화된 건물 붕괴로 인해 시민 불안감이 증가하고 있으나 이에 반해 관리자의 안전관리 의식은 다소 미흡한 실정이다. 최근 일어난 용산 상가붕괴로 인해 국토교통부는 “노후 건축물 안전관리 대책 보고”에서 20년 이상된 건축물은 정밀 안전점검을 5년 이내에 시행하도록 의무화 하였다. 기존 내진성능 평가법에는 문제점이 있다. 국토안전관리원 및 교과부 내진성능 평가법에서는 경년열화에 따른 손상정도 (내진성능 저감계수)를 고려하는게 불가능하며, 미국의 FEMA 310, 356 및 일본 내진진단기준에서도 구조부재가 가지는 보유내력을 바탕으로 내진성능을 평가하고 있으며, 직접적이며, 정량적으로 내진성능 저감을 고려한 평가법은 아니다. 또한 국토안전관리원에서는 건축물의 구조안전성을 진단하는 방법, 즉 경년열화를 평가하는 상태평가법 및 구조해석에 의한 안전성평가법을 제시하고 있지만, 상태평가에서 제시하고 있는 탄산화에 대한 상태 평가 기준, 염화물 함유량에 대한 기준, 철근부식에 대한 상태 평가 기준 등 경년열화에 대한 내구성능 지표는 정성적인 기준에 의한 방법으로 직접적으로 안전성평가에 반영하는 것은 불가능하다. 기존연구에서는 건축구조물 자체가 가지는 내력과 변형 능력을 주로 이용하여 내구성능과 내진성능을 평가하였다. 이는 건물연수에 따른 열화에 의한 콘크리트 균열 등 열화요인 내구성능 저감에 관한 사항을 고려하지 않고, 간접적이며 경험적으로 내진성능을 평가하였다. 따라서 본 연구의 주목적은 철근콘크리트 부재 가운데 건물에 작용하는 하중을 수직부재인 기둥에 전달하는 역할을 하는 부재인 내진성능에 매우 중요한 부재인 휨파괴형 보를 대상으로 노후화에 따른 경년열화에 의한 내진성능 저감계수를 제안하는 것으로서, 기존 연구를 바탕으로 철근콘크리트 휨 보의 경년열화의 주 원인이 철근부식으로 판단하여 경년열화에 따른 휨 보의 손상도(내진성능 저감) 상관관계를 파악하기 위하여 철근부식에 따른 손상 실험체를 설계 및 계획하였다. 철근부식에 따른 내진성능 저감을 단면적 감소율, 중량 감소율을 이용하여 부식 정도를 고려한 실험을 실시하여 내진성능 저감계수를 정량적으로 도출하였다. 최종적으로 실험 결과와 분석 결과를 바탕으로 경년열화를 고려한 철근콘크리트 휨파괴형 보의 내진성능 저감계수를 제안하였다. |In Korea, the number of earthquakes is gradually increasing. According to well-known facts, the 2016 Gyeongju and 2017 Pohang earthquakes, the possibility of a large-scale earthquake is high, and it desperately showed that national disasters could occur. Old buildings that are more than 30 years old after completion account for 37.1% of all buildings, 32.8% in the metropolitan area for residential purposes, and 50.9% in provincial areas are more than 30 years old. Citizens' anxiety is increasing due to the collapse of old buildings. On the other hand, managers' awareness of safety management is somewhat insufficient. Due to the recent collapse of Yongsan shopping malls, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport mandated that buildings that are more than 20 years old must be inspected within 5 years in the “Report on Safety Management Measures for Old Buildings.” There is a problem with the existing seismic capacity evaluation method. In the seismic capacity evaluation method of Korea Authority of land & Infrastructures Safety, Ministry of Education and Science Technology, it is impossible to consider the degree of damage (resistance reduction coefficient) due to aging. In the US FEMA 310, 356, and Japan’s seismic diagnostic standards, seismic capacity is evaluated based on the history of structural members, and it is not an evaluation method that considers seismic capacity reduction directly and quantitatively. In addition, in Korea Authority of land & Infrastructures Safety proposes a method of diagnosing the structural safety of buildings, that is, a state evaluaion method for evaluating aging and a safety evaluation mtehod by structural analysis. However, durability indicators for aging deterioration, such as condition evaluation criteria for carbonation, chloride content, and rebar corrosion, cannot be directly reflected in safety evaluation by qualitative criteria. In previous studies, durability and seismic capacity were evaluated mainly by using the durability and deformation capabilities of the building structure itself. The seismic capacity was evaluated indirectly and experientially without considering matters related to the reduction of durability of deterioration factors such as concrete cracks due to deterioration due to building years. Therefore, the main purpose of this study is to propose a reduction factor in seismic capacity due to aging for flexural-destructive beams, which are members that transfer the load on the building to the column, which is a vertical member. Based on previous studies, the main cause of aging of reinforced concrete flexural beams was determined by rebar corrosion, and a damage test subject according to rebar corrosion was designed and planned to determine the correlation of the degree of damage (reduction of seismic capacity) of flexural beams due to aging. The seismic capacity reduction factor was quantitatively derived by conducting an experiment in consideration of the degree of corrosion using the cross-sectional area reduction rate and weight reduction rate. Finally, based on the experimental results and analysis results, the seismic capacity reduction factor of reinforced concrete flexural-destructive beams considering aging was proposed.