KR20010094224A - X-shaped Steel Beam Bracing Apparatus and Method for Strengthening the Durability of the Reinforced Concrete Structure against Earthquake - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 철근콘크리트 구조물의 내진보강 구조체에 관한 것으로서, 구체적으로는, 강재를 X자 형상으로 배치하여 구성된 내진보강 구조체로서, 철근콘크리트 구조물에 설치되므로써, 철근콘크리트 구조물의 지진하중에 대한 내진 성능을 향상시킬 수 있는 X자 형상의 강재 브레이싱 방식의 철근콘크리트 구조물 내진보강 구조체 및 상기 내진보강 구조체를 이용한 내진보강 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a seismic reinforcing structure of a reinforced concrete structure, specifically, an earthquake-resistant reinforcing structure configured by arranging steel materials in an X-shape, and being installed in a reinforced concrete structure, seismic performance against seismic load of the reinforced concrete structure The present invention relates to an X-shaped steel bracing-type reinforced concrete structure seismic reinforcing structure and a seismic reinforcing method using the seismic reinforcing structure.
우리 나라에서는 1978년 홍성지진이 발생한 이후에, 지진에 대하여 관심을 갖게 되었다. 이후, 내진설계를 위한 시행령이 제정되어 1988년 7월 1일부터는 소정 규모 이상의 건축물에 대해서는 반드시 내진설계를 실시하도록 의무화되었다. 그러나, 지금까지는 지진을 경험한 사례가 많지 않았고, 지진관련 연구도 미미하여, 구조물의 설계 및 시공시에 지진에 대하여 구조물이 저항성을 가질 수 있도록하는 내진설계를 도입하는데 적지 않은 어려움이 있었다.After the Hongseong earthquake in 1978, our country became interested in earthquakes. Subsequently, the Enforcement Ordinance for Seismic Design was enacted, and from July 1, 1988, mandatory earthquake-resistant design was required for buildings of a certain size or larger. However, up to now, there have been few cases of earthquakes, and there are few studies on earthquakes, and there have been many difficulties in introducing seismic design to make the structures resistant to earthquakes during the design and construction of the structures.
특히, 위와 같은 내진설계의 의무화가 시행되기 이전인 1988년 7월 이전에 설계된 건축물들은 지진에 대한 대책이 거의 이루어지지 않았다. 이와 같이 내진설계가 이루어지지 아니한 건축물들이 많은 대도시 지역에 지진이 발생하는 경우는 건물의 붕괴 등 상당한 피해가 발생하게 된다.In particular, the buildings designed before July 1988, before the mandatory mandatory seismic design was enforced, had little countermeasures against earthquakes. As such, when an earthquake occurs in a large metropolitan area where many buildings are not seismically designed, significant damage such as collapse of a building occurs.
실제로 1995년 일본의 고베에서 발생되었던 지진에 의한 피해를 살펴보면, 이러한 문제점이 심각하게 드러난다. 지진이후 수행된 일본 건축학회의 조사에 의하면 고베지진으로 피해를 입은 대부분의 구조물들은 일본 내진 규준이 제정되기 이전에 설계된 구조물인 것으로 밝혀졌다. 특히, 철근콘크리트 구조물의 경우, 1971년 이전에 건축된 건물의 경우 대략 70%정도가 피해를 입은 것으로 드러났으며, 1971년∼1981년 사이에 설계된 건물은 35%정도, 1981년 이후의 건물은 약 15%만이 피해를 입은 것으로 나타나, 그 피해의 정도는 다르지만, 새로운 내진 규정을 적용하여 내진보강을 행한 1981년 이후에 설계된 건축물의 피해가 가장 적은 것으로 나타났다.Indeed, the damage caused by the earthquake that occurred in Kobe, Japan in 1995, is a serious problem. A survey by the Japanese Institute of Architecture conducted after the earthquake revealed that most of the structures damaged by the Kobe earthquake were designed before the Japanese seismic codes were enacted. In particular, in the case of reinforced concrete structures, about 70% of the buildings built before 1971 were damaged. About 35% of the buildings designed between 1971 and 1981 and about 1981 and later were damaged. Only 15% were damaged, with varying degrees of damage, but the least damage to buildings designed since 1981, when seismic reinforcement was applied by applying the new seismic regulations.
또한, 저층의 일본 전통가옥들은 거의가 피해를 입었던 것으로 보아, 우리 나라 저층 건물에 주로 쓰이는 단순 프레임(frame)구조의 건축물 및 조적조 건축물 역시 지진에 대한 위험성을 갖고 있을 것으로 판단된다.In addition, low-rise Japanese traditional houses are mostly damaged, so simple frame structures and masonry buildings, which are mainly used in low-rise buildings in Korea, are also considered to pose an earthquake risk.
최근 들어 우리 나라의 지진 발생 빈도가 증가하고 있어, 우리 나라도 지진으로부터 안전하다고 할 수 없다. 우리 나라도 만일 대도시와 같은 지역에 지진이 발생한다면, 내진설계의 의무화가 도입되기 전에 설계 및 시공된 구조물의 경우 가공할만한 피해가 우려된다.Recently, the frequency of earthquakes in our country is increasing, and our country is not safe from earthquakes. In Korea, if an earthquake occurs in an area such as a large city, there is a fear of damaging the structure that was designed and constructed before the mandatory seismic design was introduced.
따라서, 구조물의 내진성능을 향상시킬 수 있도록 구조물의 내진보강이 시급한 실정이다.Therefore, the seismic reinforcement of the structure is urgent to improve the seismic performance of the structure.
본 발명은, 현행 철근콘크리트 구조물의 이와 같은 문제점을 해결하고자 개발된 것으로서, 내진설계가 의무화되기 이전에 설계된 구조물이나, 1988년 이후에 설계되었더라도 실제로 내진설계가 이루어지지 않았던 저층 철근콘크리트 구조물 또는 골조 구조물에 대하여, 그리고 내진설계가 이루어졌더라도 구조물의 내진성능을 더 증진시켜야 할 필요가 있는 구조물에 대하여, 적은 비용과 용이한 시공을 통하여 구조물의 내진성능을 보강할 수 있도록 하는 내진보강 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been developed to solve such problems of the current reinforced concrete structure, a structure designed before the seismic design is mandatory, or a low-rise reinforced concrete structure or frame structure that was not actually made seismic design even if designed after 1988 For the structure that needs to further improve the seismic performance of the structure even if the seismic design is made, the seismic reinforcing structure can be provided to reinforce the seismic performance of the structure through low cost and easy construction. For the purpose of
본 발명에서는, X자 형상을 이루도록 배치된 강재 빔으로 단순 프레임구조의 철근콘크리트 구조물을 브레이싱(bracing)하여 철근콘크리트 구조물의 내진성능을 향상시킬 수 있는 내진보강 구조체 및 이를 이용한 내진보강방법이 제공된다.In the present invention, an earthquake-resistant reinforcing structure and a seismic reinforcing method using the same are provided by bracing a reinforced concrete structure having a simple frame structure with steel beams arranged to form an X-shape and improving the seismic performance of the reinforced concrete structure. .
구체적으로 본 발명에 따르면, 구조물에 장착되어 구조물의 내진성능을 보강하는 내진보강 구조체로서, 보강해야할 구조물의 내측 모서리에 고정적으로 부착되는 모서리 고정부재와, 보강해야할 구조물의 내측 중앙에 위치하는 중앙연결부재와, 상기 모서리 고정부재에 일단부가 각각 고정되며, 타단부는 상기 중앙고정부재에 고정되어 X자 형상을 이루는 브레이싱 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 X자형상의 강재 브레이싱 방식의 구조물 내진보강 구조체가 제공된다.Specifically, according to the present invention, a seismic reinforcing structure mounted on the structure to reinforce the seismic performance of the structure, a corner fixing member fixedly attached to the inner edge of the structure to be reinforced, and a central connection located in the inner center of the structure to be reinforced One end is fixed to the member and the corner fixing member, the other end is fixed to the central fixing member structure of the X-shaped steel bracing structure seismic reinforcing structure is composed of a bracing member forming an X shape Is provided.
이러한 본 발명에 의한 내진보강 구조체를 철근콘크리트 구조물에 장착하게 되면, 구조물의 최대내력이 증대되며, 더 높은 강성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 소산능력이 우수하게 되고, 휨강도 역시 증가된다.When the seismic reinforcing structure according to the present invention is mounted on the reinforced concrete structure, the maximum strength of the structure is increased, not only can maintain higher rigidity, but also has excellent energy dissipation capacity, and flexural strength is also increased.
또한, 본 발명에 따른 내진보강 구조체의 일 실시예로서, 상기 모서리 고정부재는 앵커볼트에 의하여 보강되어야 할 구조물에 고정 부착되며, 상기 브레이싱 부재는 형강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 X자 형상의 강재 브레이싱 방식의 구조물 내진보강 구조체가 제공된다.In addition, as an embodiment of the seismic reinforcing structure according to the present invention, the corner fixing member is fixedly attached to the structure to be reinforced by the anchor bolt, the bracing member is b-shaped steel bracing, characterized in that made of a shaped steel A structure seismic reinforcing structure is provided.
본 발명에서는 철근콘크리트 구조물의 내진성능을 보강하는 방법으로서, 보강해야할 구조물의 각각의 모서리에 모서리 고정부재를 고정 부착하고, 상기 구조물의 내부 중앙에는 중앙연결부재를 위치시키고, 형강의 강재빔으로 이루어진 브레이싱 부재의 일단부를 각각 상기 모서리 고정부재에 각각 고정 연결하며, 그 타단부는 상기 중앙연결부재에 고정 연결하므로써, X자 형상을 이루도록 구성하여 구조물의 내진성능을 보강하는 것을 특징으로 하는 X자 형상의 강재 브레이싱 방식의 구조물 내진보강 방법이 제공된다.In the present invention, as a method of reinforcing the seismic performance of the reinforced concrete structure, fixed to the corner fixing member to each corner of the structure to be reinforced, the central connection member is located in the inner center of the structure, made of a steel beam of section steel One end of each bracing member is fixedly connected to the corner fixing member, and the other end thereof is fixedly connected to the central connecting member, thereby forming an X shape to form an X shape, characterized by reinforcing the seismic performance of the structure. The seismic reinforcement method of the steel bracing structure is provided.
이와 같은 본 발명에 따른 내진보강 구조체 및 내진보강 방법에 의하면, 내진설계가 이루어지지 않은 구조물이라도, 지진, 진동 등에 대한 내진성능을 향상시킬 수 있게 된다.According to the seismic reinforcement structure and the seismic reinforcement method according to the present invention, even if the structure is not made seismic design, it is possible to improve the seismic performance against earthquake, vibration and the like.
도 1은 본 발명에 따른 내진보강 구조체가 철근콘크리트 구조물에 설치된 형상을 도시한 개략도이고,1 is a schematic view showing a shape in which a seismic reinforcement structure according to the present invention is installed in a reinforced concrete structure,
도 2는 기준 시험체로 사용된 철근콘크리트 구조물의 배근 형상과 제원을 도시한 개략도이고,Figure 2 is a schematic diagram showing the reinforcement shape and specifications of the reinforced concrete structure used as a reference specimen,
도 3은 기준 시험체로 사용된 철근콘크리트 구조물이 하중실험을 위한 위치로 설치된 형상을 도시한 개략도이고,3 is a schematic diagram showing a shape in which the reinforced concrete structure used as a reference test body is installed in a position for a load test,
도 4는 비교실험에 사용된 하중이력곡선을 도시한 그래프도이고,4 is a graph showing the load history curve used in the comparative experiment,
도 5는 본 발명의 시험체에 대한 하중-변위이력곡선을 도시한 그래프도이고,5 is a graph showing the load-displacement history curve for the test body of the present invention,
도 6은 하중단계 1단계부터 5단계까지의 기준 시험체와 본 발명의 시험체의 에너지 소산능력을 나타낸 막대그래프도이고,6 is a bar graph showing the energy dissipation capacity of the test specimen of the present invention and the test specimen from the first stage to the fifth stage of the loading stage,
도 7은 하중단계 1단계부터 14단계까지의 기준 시험체와 본 발명의 시험체의 에너지 소산능력을 나타낸 막대그래프도이다.7 is a bar graph showing the energy dissipation capacity of the reference specimen from the load stage 1 to 14 stage and the test specimen of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 내진보강 구조체 1, 2, 3, 4 모서리 고정부재100 seismic reinforcement structures 1, 2, 3, 4 corner fixing members
5 중앙연결부재 6, 7, 8, 9 브레이싱 부재5 Center connecting member 6, 7, 8, 9 Bracing member
20 철근콘크리트 구조물 21 보20 Reinforced concrete structures 21 beams
22 기둥 23 유압식 엑추에이터22 Post 23 Hydraulic Actuator
24 LVDT24 LVDT
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 본 발명에 따른 X자 형상의 강재 브레이싱 방식의 내진보강 구조체(100)가 보 기둥으로 이루어진 철근콘크리트 구조물(20)에 장착되어 있는 형상이 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명의 내진보강 구조체(100)가 장착되는 구조물에는 특별한 제한이 없으나, 본 발명의 내진보강 구조체(100)는 통상, 보(21)와 기둥(22)으로 이루어진 프레임구조의 철근콘크리트 구조물(20)에 설치된다.FIG. 1 schematically shows a shape in which an X-shaped steel bracing seismic reinforcing structure 100 according to the present invention is mounted on a reinforced concrete structure 20 made of beam columns. The structure in which the seismic reinforcement structure 100 of the present invention is mounted is not particularly limited, but the seismic reinforcement structure 100 of the present invention is usually a reinforced concrete structure 20 having a frame structure consisting of a beam 21 and a column 22. It is installed in).
본 발명의 내진보강 구조체(100)는, 전체적인 구조체의 형상이 영문자 X자를 이루고 있으므로, 본 명세서에서는 통상 이를 "X자 형상"이라 명명하였다.In the seismic reinforcing structure 100 of the present invention, since the overall structure is formed of the letter X, the specification generally refers to it as an "X shape".
구체적으로는, 본 발명의 내진보강 구조체(100)는 보강해야할 구조물(20)의 내측 모서리에 고정적으로 부착되는 모서리 고정부재(1, 2, 3, 4)와, 상기 보강해야할 구조물(20)의 내측 중앙에 위치하는 중앙연결부재(5)와, 상기 각각의 모서리 고정부재(1, 2, 3, 4)에 일단부가 고정되며 타단부는 상기 중앙고정부재(5)에 고정되어 X자 형상을 이루는 브레이싱 부재(6, 7, 8, 9)로 구성된다.Specifically, the seismic reinforcement structure 100 of the present invention is a corner fixing member (1, 2, 3, 4) fixedly attached to the inner edge of the structure 20 to be reinforced, and the structure of the structure 20 to be reinforced One end is fixed to the central connection member 5 located at the inner center, and each of the corner fixing members 1, 2, 3 and 4, and the other end is fixed to the central fixing member 5 to form an X shape. Consisting of the bracing members 6, 7, 8, and 9.
모서리 고정부재(1, 2, 3, 4)는 강재 판으로 구성되어 앵커 볼트 등의 고정 수단에 의하여 구조물에 고정적으로 부착된다. 브레이싱 부재(6, 7, 8, 9)는 각각 경사지도록 배치되어 그 일단부가 상기 모서리 고정부재(1, 2, 3, 4)에 고정적으로 연결된다.The corner fixing members 1, 2, 3, 4 are made of steel plates and fixedly attached to the structure by fixing means such as anchor bolts. The bracing members 6, 7, 8 and 9 are arranged to be inclined respectively so that one end thereof is fixedly connected to the corner fixing members 1, 2, 3 and 4.
구조물(20)의 중앙에 배치되는 중앙연결부재(5)는 소정 두께의 강재판으로 형성되는데, 상기 브레이싱 부재(6, 7, 8, 9)의 타단부가 모두 상기중앙연결부재(5)로 집중되어 고정적으로 연결된다.The central connection member 5 disposed in the center of the structure 20 is formed of a steel plate having a predetermined thickness, and the other ends of the bracing members 6, 7, 8, and 9 are all connected to the central connection member 5. It is concentrated and fixedly connected.
위와 같은 연결에 의하여 내진보강 구조체(100)는 X자 형상을 이루게 된다.By the above connection, the seismic reinforcement structure 100 forms an X shape.
상부 브레이싱 부재(6, 7, 8, 9)는 강재빔으로 이루어지는 것이 바람직하며, L형강, "??"자 형강 등의 강재빔이 사용된다. 상기 브레이싱 부재(6 내지 9)의 단부를 상기 모서리 고정부재(1 내지 4) 및 중앙연결부재(5)에 고정적으로 연결하는 방법으로는, 용접에 의한 연결방법, 볼트에 의한 연결방법 등을 예시할 수 있다. 그러나 연결방법은 예시된 것에 한정되지 아니하며, 강재빔을 고정적으로 일체로 연결할 수 있다면 어떠한 연결방법을 사용하여도 무방하다.It is preferable that the upper bracing members 6, 7, 8, and 9 consist of steel beams, and steel beams, such as L-shaped steel and "??" shaped steel, are used. As a method of fixedly connecting the ends of the bracing members 6 to 9 to the corner fixing members 1 to 4 and the central connecting member 5, a connection method by welding, a connection method by bolts, and the like are illustrated. can do. However, the connection method is not limited to those illustrated, and any connection method may be used as long as the steel beam can be fixedly integrally connected.
다음에서는 본 발명의 내진보강 구조체의 내진보강 효과를 확인하기 위한 실험예와 그 결과에 대하여 설명한다.Next, an experimental example and results thereof for confirming the seismic reinforcing effect of the seismic reinforcing structure of the present invention will be described.
본 발명에 따른 내진보강 구조체의 내진보강 효과를 확인하기 위하여 내진보강 구조체를 장착하지 않은 철근콘크리트 기준 시험체와, 상기 기준 시험체에 본 발명의 내진보강 구조체를 장착한 본 발명의 시험체에 대하여 실험을 행하였다.In order to confirm the seismic reinforcing effect of the seismic reinforcing structure according to the present invention, an experiment was performed on a reinforced concrete reference specimen without the seismic reinforcing reinforcement structure and the test specimen of the present invention equipped with the seismic reinforcing structure according to the present invention. It was.
1. 철근콘크리트 구조체의 제원1. Specifications of Reinforced Concrete Structures
내진설계가 되어 있지 않은 현존하는 경찰청 청사 건물의 보-기둥 프레임 구조물을 1/2로 축소하여 기준 시험체로 사용될 철근콘크리트 구조물을 제작하였다. 구체적인 철근콘크리트 구조물(10)의 배근형상 및 제원은 도 2와 같다. 철근콘크리트 구조물의 콘크리트 강도는 설계기준강도 210kg/cm2을 만족하며, 최대골재지름은 13mm, 슬럼프는 12cm로 하였다. 콘크리트 타설시 KS규준에 따라 슬럼프 테스트를 시행하여 콘크리트의 품질을 확인하였다.Reinforced concrete structures to be used as reference specimens were fabricated by reducing the beam-column frame structure of the existing police station building that was not seismically designed to 1/2. Specific reinforcement shape and specifications of the reinforced concrete structure 10 is as shown in FIG. The concrete strength of reinforced concrete structures satisfies the design standard strength of 210kg / cm 2 , the maximum aggregate diameter was 13mm, and the slump was 12cm. The concrete quality was verified by slump test according to KS standard when placing concrete.
2. 하중 조건2. Load condition
철근콘크리트 구조물(10)의 실험을 위한 설치 형상은 도 3에 도시되어 있는데, 하중을 가하지 위한 가력장치로는 50kN용량의 유압식 엑추에이터(23)를 사용하였으며, 변위는 LVDT(24)(Linear Variable Displacement Transducer)와 다이알 게이지를 사용하여 측정하였다.The installation shape for the experiment of the reinforced concrete structure 10 is shown in FIG. 3, and a 50 kN capacity hydraulic actuator 23 is used as a force device for applying a load, and the displacement is LVDT 24 (Linear Variable Displacement). Transducer) and dial gauge.
가력은 변위제어 방식으로 수행하였으며, 하중 이력(loading history)은 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4에서 가로축은 하중 단계를 나타내며, 세로축은 변위를 나타낸다. 변위의 증분은 제3단계까지는 초기항복변위(Δy)인 3.22㎜의 1/2인 1.61㎜씩, 제4단계부터는 Δy인 3.22㎜씩 증가시키며 가력하였고, 또 제5단계까지는 각 하나의 단계당 2싸이클씩 수행하였고, 제6단계 이후부터는 1싸이클씩 수행하였으며 균열체크는 수시로 실시하였다. 변위제어는 약1㎜정도의 오차범위내에서 제어하였다.The force was performed by the displacement control method, and the loading history is as shown in FIG. 4. In Figure 4, the horizontal axis represents the load stage and the vertical axis represents the displacement. The increment of displacement was increased by 1.61mm, which is 1/2 of 3.22mm, which is the initial yield displacement (Δy) until the third stage, and increased by 3.22mm, which was Δy, from the fourth stage. Two cycles were carried out, one cycle was carried out after the sixth step, and the crack check was performed from time to time. The displacement control was controlled within an error range of about 1 mm.
3. 기준 시험체의 실험결과3. Experimental results of the reference specimen
상기한 철근콘크리트 구조물에 내진보강 구조체를 장착하지 않고 상기한 하중조건에 의하여 하중을 가하여 그 결과를 측정하였다. 소성힌지 발생 순서를 파괴 형상에 따라 살펴보면, 우선 기둥(22)의 하단부에서 먼저 균열이 발생하였고, 후속하여 기둥(22)의 상단부에서 균열이 발생하였다. 그 다음으로 보(21)의 단부에서 균열이 발생하였고 마지막으로 보(21)의 중앙부와 기둥(22)의 중앙부에서 균열이 발생하였다.The result was measured by applying a load according to the above load conditions without the seismic reinforcing structure is mounted on the reinforced concrete structure. Looking at the plastic hinge generation sequence according to the failure shape, first cracks occurred at the lower end of the column 22, and then cracks occurred at the upper end of the column 22. Then, cracks occurred at the ends of the beams 21, and finally cracks occurred at the center of the beams 21 and the center of the column 22.
초기 균열은 제1단계에서 발생하였으며 균열의 폭은 약 2㎜까지 진전되었다. 실험 전반기에는 기둥(21)의 하부에서 균열이 많이 발생하였으나 후반기에는 상부 보-기둥 접합부 부근에서 많이 발생하였다. 제22단계에서 변위가 100㎜에 근접하였고 기둥(21) 하단부의 콘크리트가 완전히 박리되어 실험을 중지하였다. 제11단계이후로 미소하나마 내력이 감소하는 상태로 실험이 종료되었다. 최대하중은 제9단계22.54㎜)에서 6.97ton, -8.51ton을 나타내었다.The initial crack occurred in the first stage and the width of the crack was advanced to about 2 mm. In the first half of the experiment, a lot of cracks occurred in the lower part of the column 21, but in the second half, many cracks occurred near the upper beam-column junction. In the 22nd step, the displacement was close to 100 mm and the concrete at the bottom of the column 21 was completely peeled off, and the experiment was stopped. Since the eleventh step, the experiment was terminated with a slight decrease in the strength. The maximum loads were 6.97 tons and -8.51 tons in the ninth step 22.54 mm).
4. 본 발명의 내진보강 구조체 장착 시험체("본 발명의 시험체") 및 그 결과4. Seismic reinforcing structure mounting test specimen of the present invention ("test specimen of the present invention") and the result
(1) 시험에 사용된 내진보강 구조체(1) seismic reinforcement structures used in the test
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 철근콘크리트 구조물의 상부 보, 하부 바닥부, 및 기둥에 앵커볼트를 이용하여 강재로 이루어진 모서리 고정부재(1, 2, 3, 4)를 고정 설치하였다. 브레이싱 부재(6, 7, 8, 9)로는 "??"자형 형강을 사용하였는데, 사용된 "??"자형 형강의 제원은 100x50x5x7.5mm이다. 브레이싱 부재(6, 7, 8, 9)의 단부는 용접에 의하여 모서리 고정부재(1, 2, 3, 4)에 각각 고정적으로 연결하였으며, 타단부는 강재판으로 이루어진 중앙연결부재(5)에 용접에 의하여 고정적으로 연결하므로써 전체적으로 내진보강 구조체(100)가 X자 형상을 이루도록 하였다.As shown in Figure 1, using the anchor bolt to the upper beam, the bottom bottom, and the pillar of the reinforced concrete structure was fixed to the corner fixing members (1, 2, 3, 4) made of steel. As the bracing members 6, 7, 8, and 9, “??” shaped steels were used, and the specifications of the “??” shaped steels used were 100 × 50 × 5 × 7.5 mm. The ends of the bracing members 6, 7, 8, and 9 are fixedly connected to the edge fixing members 1, 2, 3, and 4 by welding, and the other ends are connected to the central connecting member 5 made of steel plates. By the fixed connection by welding, the seismic reinforcement structure 100 as a whole to form an X-shape.
(2) 시험결과(2) Test result
본 발명에 따른 시험체의 소성 힌지 구성순서는 기준 시험체의 경우와 동일하였다. 그러나, 초기 균열은 제1단계에서 하부의 보-기둥 접합부 부근에서 발생하였다. 제3단계에서 모서리 고정부재를 고정시킨 앵커볼트가 탈락하기 시작하였다. 제4단계부터는 브레이싱 부재 단부의 용접부위가 탈락하기 시작하였으며, 제7단계부터는 중앙연결부재가 변형되기 시작하였다. 최대 내력은 20.4ton, -18.9ton을 나타내었다. 이 시험체의 경우 내력이 매우 커서 시험체에 많은 균열이 발생하였다.The plastic hinge configuration procedure of the test specimen according to the present invention was the same as that of the reference test specimen. However, an initial crack occurred near the lower beam-column junction in the first stage. In the third step, the anchor bolt fixing the corner fixing member began to fall off. From the fourth step, the welded portion of the end of the bracing member began to drop, and from the seventh step, the central connecting member began to deform. The maximum strength was 20.4ton and -18.9ton. In this test specimen, the strength of the specimen was so great that many cracks occurred in the specimen.
5. 시험결과의 분석 및 대비5. Analysis and preparation of test results
(1) 최대 내력의 대비(1) contrast of maximum strength
도 5에는 본 발명의 시험체에 대한 하중-변위이력곡선이 도시되어 있다. 양 시험체의 최대 내력의 비교표는 다음의 표 1과 같다. 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 시험체가 기준 시험체보다 약 122% 정도 더 높은 내력을 유지하고 있음을 알 수 있다.Figure 5 shows the load-displacement history curve for the test body of the present invention. The comparison table of the maximum strength of both specimens is shown in Table 1 below. As can be seen from Table 1, it can be seen that the test specimen of the present invention maintains a strength of about 122% higher than the reference specimen.
(2) 보강 효과의 대비(2) contrast of reinforcing effect
본 발명의 시험체와 기준 시험체의 하중-변위이력곡선의 추세선의 면적을 이용하여 각 시험체의 보강효과를 대비해본 결과 본 발명의 시험체가 기준 시험체에 비하여 더 우수한 보강효과를 보이는 것으로 나타났다. 보강효과의 대비표는 표 2와 같다.As a result of comparing the reinforcement effect of each test specimen by using the area of the trend line of the load-displacement history curve of the test specimen and the reference specimen of the present invention, the test specimen of the present invention showed better reinforcement effect than the reference specimen. Contrast table of reinforcing effect is shown in Table 2.
(3) 에너지 소산능력의 대비(3) Preparation of energy dissipation capacity
시험체의 에너지 소산능력은 하중-변위 곡선으로부터 알 수 있는데, 하중-변위 곡선의 면적을 에너지 소산능력으로 계산한다. 일반적으로 에너지 소산능력이 클 수 록 지진이나 진동 등의 하중에 의하여 발생하는 에너지의 흡수능력이 크다는 것을 나타낸다. 도 6은 하중단계 1단계부터 5단계까지의 기준 시험체와 본 발명의 시험체의 에너지 소산량을 막대 그래프로 나타낸 것이며, 도 7은 하중단계 1단계부터 14단계까지의 에너지 소산량을 막대 그래프로 나타낸 것으로서, 기준 시험체보다 본 발명의 시험체의 에너지 소산량이 더 크다는 것을 알 수 있다.The energy dissipation capacity of the specimen can be known from the load-displacement curve. The area of the load-displacement curve is calculated as the energy dissipation capacity. In general, the greater the energy dissipation capacity, the greater the absorption capacity of energy generated by an earthquake or vibration load. 6 is a bar graph showing the energy dissipation amount of the test specimen of the load stage 1 to 5 stage and the test specimen of the present invention in a bar graph, Figure 7 is a bar graph showing the energy dissipation amount from the stage 1 to 14 load stage As a result, it can be seen that the energy dissipation amount of the test body of the present invention is larger than that of the reference test body.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 X자 형상의 강재 브레이싱 방식의 내진보강 구조체를 일반 단순프레임식 철근콘크리트 구조물에 설치하는 경우, 내진보강 구조체를 설치하지 않은 구조물에 비하여 구조물의 최대내력이 증대되며, 더 높은 강성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 소산능력이 우수하게 된다. 또한, 본 발명의 내진보강 구조체를 설치한 구조물의 휨강도 역시 증가된다.As described above, when the X-shaped steel bracing seismic reinforcement structure according to the present invention is installed in a general simple frame type reinforced concrete structure, the maximum strength of the structure is increased as compared with the structure without the seismic reinforcement structure. In addition, it is possible to maintain a higher rigidity, as well as excellent energy dissipation capacity. In addition, the flexural strength of the structure provided with the seismic reinforcing structure of the present invention is also increased.
따라서, 본 발명의 내진보강 구조체에 의하면, 내진설계가 이루어지지 않은 구조물이라도, 구조물에 가해지는 지진하중의 상당부분을 내진보강 구조체가 부담하게 되어 전체적인 철근콘크리트 구조물의 지진, 진동 등에 대한 내진성능을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, according to the seismic reinforcement structure of the present invention, even if the structure is not seismic design, the seismic reinforcement structure bears a large part of the earthquake loads applied to the structure, so that the seismic performance against the earthquake, vibration, etc. of the overall reinforced concrete structure is increased. It can be improved.
본 발명의 내진보강 구조체는, 내진설계가 이루어지지 않은 구조물 뿐만 아니라, 내진설계가 이루어진 구조물이라도 구조물의 내진성능을 향상시킬 필요가 있는 구조물에도 적용이 가능하다.The seismic reinforcing structure of the present invention can be applied to a structure that is required to improve the seismic performance of the structure, as well as a structure in which the seismic design is not made.
Claims (3)
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101249098B1 (en) * | 2009-04-29 | 2013-03-29 | 원영술 | Precast Concrete Bracing Assembly for Building Remodeling, Building Remodeling Construction Method |
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| CN107254983A (en) * | 2017-07-28 | 2017-10-17 | 中国地震局工程力学研究所 | Replaceable power consumption pedestal based on X-type mild steel piece |
| CN113137103A (en) * | 2021-04-14 | 2021-07-20 | 国核电力规划设计研究院有限公司 | Combined support frame |
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2000
- 2000-04-04 KR KR1020000017734A patent/KR20010094224A/en not_active Application Discontinuation
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