KR20140096958A - Seismic reinforcement structure for building and design method for seismic reinforcement structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 건물의 내진 보강 구조 및 내진 보강 구조의 내진 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake-proof reinforcement structure of a building and a seismic-resistant design method of an earthquake-proof reinforcement structure.
종래, 건물의 콘크리트제 구조재에 콘크리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 접합된 건물의 내진 보강 구조가 제안되고 있다. Conventionally, an anti-seismic reinforcing structure of a building where a concrete reinforcement member is bonded to a concrete structure member of a building by bonding between a structural member and a reinforcement member by means of anchor reinforcing bars is proposed.
예를 들면, 특허문헌 1에는 기설 건물 외벽 측에 위치한 기둥(대들보) 외면에, 외면에서 타설 된 앵커철근에 의해, 강판이 들어간 콘크리트로 된 보강체가 일체가 되어, 설치된 기설 건물의 내진 보강 구조가 개시되어 있다. For example,
이 항목에서 종래는 타설 된 앵커철근에 의해 보강체가 기설 건물의 기둥(대들보) 와 일체화되어 있다고 생각되어졌기 때문에, 앵커철근의 더블 보기 저항을 평가한 전단 내력식으로 보강체와 기설 건물의 기둥(대들보) 와의 사이의 접합부의 설계 내력을 평가하였다. In this section, it is considered that the reinforcement is integrated with the existing column (girder) of the existing building by the anchor reinforcement installed in the past. Therefore, the double view resistance of the anchor reinforcement is evaluated. Girder) was evaluated.
하지만, 지진 발생 시에 앵커철근의 더블 보기 저항은, 보강체와 기설 건물의 기둥이나 대들보와의 사이의 접합부가 크게 변위한 후부터 내력을 발휘한다. 그러나 보강체와 기설 건물의 기둥이나 대들보와의 사이의 접합부가 크게 변위하면, 지진에 의한 기설 건물의 변형이 보강체에 전달되지 않기 때문에, 보강체의 구조 성능을 유효하게 발휘할 수 없다. 즉, 내진 보강에서는 보강체와 기설 건물의 기둥이나 대들보와의 사이의 접합부가 크게 변위 하지 않는 범위 내에서 접합부의 설계 내력을 평가해야만 한다.However, when an earthquake occurs, the double-view resistance of the anchor reinforcing bar exerts its strength after the joint between the reinforcement and the column or girder of the existing building is largely displaced. However, if the joint between the reinforcement and the column or the girder of the existing building is largely displaced, the deformation of the existing building due to the earthquake is not transmitted to the reinforcement, so the structural performance of the reinforcement can not be effectively demonstrated. That is, in the seismic strengthening, the design strength of the joint must be evaluated within a range where the joint between the reinforcement and the column or the girder of the existing building does not largely displace.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 적절한 설계 내력을 기반으로 한, 뛰어난 내력을 지닌 건물의 내진 보강 구조 및 내진 보강 구조의 내진 설계 방법을 제안하는 것에 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide an earthquake-proof reinforcement structure and an earthquake-proof reinforcement structure of an earthquake-proof reinforcement structure having an excellent strength, based on appropriate design strength.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 내진 보강 구조는, 건물의 콘크리트제 구조재에 콘크리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 접합된 것으로, 접합 계면의 미세한 차이 변형에 의해 발생하는 구조재 측의 파괴면의 요철을 보강체 측면 부분이 덮을 때에 앵커철근에 작용하는 인장력을 반력으로 생기는 저항력을 내력으로 설계하고, 이 저항력에 의해 미세 변형 영역에서 내력이 발휘되도록 한 것을 요지로 하는 것이다. In order to solve the above-mentioned problems, an earthquake-proof reinforcement structure according to the present invention is a structure in which a concrete reinforcement member is joined to a concrete structure member of a building by fixing between concrete members and a reinforcement member by means of anchor reinforcement, It is possible to design a resistance force that generates a tensile force acting on the anchor steel reinforcement when the unevenness of the fracture surface on the side of the structural member due to the slight difference in deformation of the interface is covered by the reinforcing body side surface portion. And to make it work.
내력으로 설계하는 저항력은 접합부의 면적Ash, 콘크리트의 압축 강도 σB, 앵커철근의 인장내력 Ta의 3가지의 변수를 이용하여 근사하게 구할 수 있다. 이 때 3가지의 변수 Ash,σB,Ta로 나타내는 이하의 관계식 (1), 혹은, 관계식 (1')에 의해 내력으로 설계하는 저항력을 근사하게 구할 수 있다. 설계내력Q는, 이하의 관계식 (1), 혹은, 관계식 (1')를 충족시키는 것이 바람직하다.The resistive force designed by the proof stress can be approximated by using three variables: the area A sh of the joint, the compressive strength σ B of the concrete, and the tensile strength Ta of the anchor steel. At this time, the resistive force designed by the proof stress can be approximated by the following relational expression (1) represented by the three variables A sh , σ B , and Ta or the relational expression (1 '). The design history Q preferably satisfies the following relational expression (1) or (1 ').
[수 1][Number 1]
다만, a~g는 정수이다. However, a to g are integers.
보다 구체적으로는 설계내력 Q가 이하의 관계식 (2), 혹은, 관계식 (2')을 충족시키는 것이 바람직하다. More specifically, it is desirable that the design history Q satisfies the following relational expression (2) or the relational expression (2 ').
[수 2][Number 2]
그리고, 본 발명에 따른 건물의 내진 보강 구조는, 콘크리트제 구조재에 앵커철근이 타설 되어, 콘크리트제 구조재의 면에서 떨어진 위치에서 앵커철근에 형강 또는 강판이 고정되고, 앵커철근과 형강 또는 강판을 둘러싸듯이 콘크리트제 구조재에 대해 콘트리트가 타설 되는 것에 의해, 콘트리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 구조재에 접합된 것에 적용할 수 있다. 이 때, 보강체의 콘크리트는 섬유 보강 콘크리트여도 좋다.An earthquake-proof reinforcement structure of a building according to the present invention is characterized in that an anchor steel reinforcement is placed on a concrete structural member so that a steel plate or a steel plate is fixed to the anchor steel bar at a position away from the surface of the concrete structural member, It is possible to apply the concrete reinforcement member to the structural member by the adhesion between the structural member and the reinforcement member by the concrete and the anchor reinforcement member by the anchor reinforcement. At this time, the reinforcing body concrete may be fiber reinforced concrete.
또한, 본 발명에 따른 건물의 내진 보강 구조는, 콘크리트제 구조재인 대들보 및 기둥 양쪽에 앵커철근이 타설 되고, 대들보 및 기둥 면에서 떨어진 위치에서 각각 앵커철근에 강판이 고정되고, 대들보의 강판과 기둥의 강판이 연결됨과 동시에 대들보의 강판 사이, 기둥의 강판 사이 혹은 대들보의 강판과 기둥의 강판 사이에 개재 보강체가 연결되어, 앵커철근과 대들보 강판과 기둥의 강판을 둘러싸듯이 대들보 및 기둥에 대해 콘크리트가 타설 되는 것에 의해, 콘크리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 구조재에 접합된 것에 적용할 수 있다. In addition, an earthquake-proof reinforcement structure of a building according to the present invention is characterized in that anchor steel reinforcement is installed on both the girder and the column, which are concrete structural members, and steel plates are fixed to the anchor steel bars at positions away from the girders and column surfaces, The steel plate of the girder is connected and the interposing reinforcement is connected between the steel plate of the girder and the steel plate of the girder or between the steel plate of the girder and the steel plate of the girder so that the concrete is supported on the girder and the column as the steel plate of the anchor and the girder steel plate and the column are surrounded. The present invention can be applied to a structure in which a concrete reinforcing member is bonded to a structural member by fixing between a structural member and a reinforcing member by concrete and an anchor reinforcing member.
한편, 본 발명에 따른 내진 보강 구조의 내진 설계 방법은, 건물의 콘크리트제 구조재에 콘크리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의해 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 접합된 건물의 내진 보강 구조에서, 접합 계면 부근의 미세한 차이 변형에 의해 생기는 구조재 측의 파괴면의 요철을 보강체 측면 부분이 덮을 때에 앵커철근에 작용하는 인장력을 반력으로 생기는 저항력을 내력으로 설계하는 것을 요지로 하는 것이다. Meanwhile, the seismic design method of an earthquake-proof reinforcement structure according to the present invention is a seismic design method of a building, in which a concrete reinforcement member is fixed to a concrete structure member of a building by a concrete between a structural member and a reinforcement member, In a reinforcement structure, resistance force that generates a tensile force acting on the anchor steel reinforcement with a reaction force when the reinforcement member side surface portion covers the unevenness of the fracture surface on the structural material side caused by a minute difference difference near the joint interface .
본 발명에 따른 건물의 내진 보강 구조에 의하면, 수 밀리 정도의 변위가 큰 곳에서 내력을 발휘하는 앵커철근의 더블 보기 저항에 의해 내력을 설계하는 것이 아니라, 접합 계면 부근의 미세한 차이 변형에 의해 발생하는 구조재 측의 파괴면의 요철을 보강체 측면 부분이 덮을 때에 앵커철근에 작용하는 인장력을 반력으로 생기는 저항력을 내력으로 설계하여, 이 저항력에 의해 미세 변형 영역에서 내력이 발휘되도록 한 것으로, 적절한 설계 내력을 바탕으로 하고 있어, 뛰어난 내력을 지닌다. According to the seismic retrofitting structure of a building according to the present invention, it is not designed to design a proof by double-view resistance of an anchor reinforcing bar showing a proof strength in a place where a displacement of about several millimeters is large, but is caused by a minute difference deformation near a bonding interface The strength of the tensile force acting on the anchor steel reinforcement when the side surface of the reinforcing body is covered with the unevenness of the fracture surface on the side of the structural member is designed to be resistant to the force generated by the reaction force, It is based on history and has excellent strength.
그리고, 내력으로 설계하는 저항력을 소정의 근사식에 의해 근사하는 것에 의해, 설계 내력을 간편하게 평가할 수 있다. 이것에 의해, 본 발명에 따른 기술사상을 건물의 내진 보강 구조의 내진 설계에 적용하기 쉽게 할 수 있다. Then, by approximating the resistive force designed by the proof stress by a predetermined approximate expression, it is possible to easily evaluate the design proof stress. Thus, the technical idea according to the present invention can be easily applied to the seismic design of the seismic strengthening structure of the building.
[도 1] 본 발명에 따른 건물의 내진 보강 구조의 일 실시 형태를 나타내는 모식도이다.
[도 2] 본 발명의 작용효과를 설명하는 요부 확대도이다.
[도 3] 접합부의 전단 저항기구를 설명하는 그래프이다.
[도 4] 본 발명의 설계사상이 적용되는 건물의 내진 보강 구조의 일 예를 나타내는 단면 모식도이다.
[도 5] 본 발명의 설계사상이 적용되는 건물의 내진 보강 구조의 일 예를 나타내는 단면 모식도이다.
[도 6] 본 발명의 설계사상이 적용되는 건물의 내진 보강 구조의 일 예를 나타내는 모식도이다.
[도 7] 실시 예의 시험방법을 나타내는 모식도이다.
[도 8] 실시 예에서 접합부의 전단력과 앵커철근의 인장력의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 9] 시험체 47체에 의한 전단력 실험 결과와 전단 전달 모델 이론식 (3)과의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 10] 전단 전달 모델 이론식(3)과 근사식(14)의 비교를 나타내는 그래프이다.
[도 11] 도 9에 나타내는 τ/m나 σ'/m의 관계에 대해 최소이승법에 의해 구한 일차근사식을 나타내는 그래프이다.1 is a schematic view showing an embodiment of an earthquake-proof reinforcement structure of a building according to the present invention.
2 is an enlarged view of the main part explaining the operation and effect of the present invention.
3 is a graph for explaining the shear resistance mechanism of the joint portion.
4 is a cross-sectional view showing an example of an earthquake-proof reinforcement structure of a building to which the design concept of the present invention is applied.
5 is a cross-sectional view showing an example of an earthquake-proofing structure of a building to which the design concept of the present invention is applied.
6 is a schematic view showing an example of an earthquake-proof reinforcement structure of a building to which the design concept of the present invention is applied.
7 is a schematic view showing a test method of the embodiment.
8 is a graph showing the relationship between the shear force of the joint portion and the tensile force of the anchor steel bars in the embodiment.
9 is a graph showing the relationship between shear force test results by 47 specimens and shear transfer model theory (3).
10 is a graph showing a comparison between the shear transfer model theoretical equation (3) and the approximate equation (14).
11 is a graph showing a one-dimensional root mean square obtained by the minimum-multiplying method with respect to the relationship of? / M and? '/ M shown in FIG.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 그림을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 건물의 내진 보강 구조의 일 실시형태를 나타내는 모식도이다. 도 2는 도 1의 요부확대도이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a schematic view showing an embodiment of an earthquake-proof reinforcement structure of a building according to the present invention. Fig. 2 is an enlarged view of the main part of Fig.
도 1에 나타내듯이 보강체 12는, 구조재10과 보강체 12와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근14에 의한 고착에 의해 구조재 10에 접합되어 있다. As shown in Fig. 1, the
도 3에는 접합부의 전단 저항 기구를 설명하는 그래프를 나타낸다. 곡선1은, 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착의 두 가지 방법으로 고착되어 있는 경우의 것으로, 곡선2는, 앵커철근에 의한 고착만으로 접합되어 콘크리트 사이의 고착이 끊어져 있는 경우의 것이다. 앵커철근에 의한 고착만으로 접합되어 있는 경우, 앵커철근에 의한 더블보기 저항이 내력이 된다. 앵커철근에 의한 더블보기 저항은 수 밀리 정도의 변위가 큰 차이 변형에서 내력을 발휘한다. 앵커철근의 전단 설계 내력은 20mm정도의 상대 차이량(변형량)일 때의 내력으로 산출된다. 내진 보강에서는, 보강체와 기설 건물의 기둥이나 대들보와의 사이의 겁합부가 크게 변형되지 않는 범위에서 접합부의 설계 내력을 평가해야만 하므로, 앵커철근의 설계 내력을 더블 보기 저항에 의해 평가하는 것은 적절하지 않다. Fig. 3 shows a graph for explaining the shear resistance mechanism of the joint portion.
구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착으로 접합되어 있는 경우, 접합부의 전단 실험에 의하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전단력은 미세한 차이 변형시에 최대가 된다. As shown in Fig. 3, when shear joints between the structural members and the reinforcing members are bonded by the anchor reinforcement, the shear force is maximized when the shear force is slightly changed.
미세한 차이 변형 시의 내력은 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착 내력이나 앵커철근의 전단 설계 내력보다도 크지만, 이것은, 접합 계면 부근의 미세한 차이 변형에 의해 생기는 금이 간 면(파괴면)에서의 응력 전달에 의한 것이라고 추측된다. The strength at the time of the minute difference deformation is greater than the strength at the time of the fixing between the structural member and the reinforcing member and the shear design strength of the anchor steel. This is because the cracks generated by the minute difference deformation near the bonding interface ) Of the stress-induced stress.
도 2에 나타낸 바와 같이, 접합 계면 부근의 미세한 차이 변형에 의해 금이 간 면(파괴면)이 발생하면, 보강체 측면 부분 12a(접합 계면의 상측 부분)은 보강재 측10a의 금이 간 면(파괴면)의 요철을 덮으려고 한다. 이 때, 앵커철근 14에는 상측 방향의 인장력이 작용하지만, 이 인장력을 반력으로 하측 방향으로 저항력이 생기기 때문에, 구조재 측 10a의 금이 간 면(파괴면)의 요철을 덮으려고 했던 보강체 측면 부분 12a(접합 계면의 상측 부분)은 구조재 측 10a에 다시 끌려온다. 그렇게 되면, 금이 간 면(파괴면)을 경계로 구조재 측 부분 10a와 보강체 측 부분 12a가 맞물리는 형태가 된다. 이 맞물림에 의한 저항과 앵커철근 14에 의한 저항이 협동하는 것에 의해 최대 내력이 발휘된다. As shown in Fig. 2, when a cracked surface (fracture surface) is generated due to a slight difference in deformation near the bonding interface, the reinforcing body
그리고, 최대 내력이 발휘되는 미세 변형 영역에서, 앵커철근 14에 작용하는 인장력을 반력으로 생기는 저항력을 내력으로 설계하면, 접합부가 크게 변위 하지 않는 범위이며, 접합부의 설계 내력이 적절히 평가된다. In the micro-deformation area in which the maximum strength is exerted, if the resistance to generate the tensile force acting on the
콘크리트의 금이 간 면에서의 응력전달에 관하여, 접촉밀도 관수에 의한 전단 전달 모델이 FEM해석 구성 원칙으로 이용되고 있다. 이 전단 전달 모델에 의하면, 아래의 (3)식이 유도된다. As for the stress transfer in the cracked surface of concrete, shear transfer model by contact density irrigation is used as the principle of FEM analysis. According to this shear transfer model, the following equation (3) is derived.
[수 3][Number 3]
다만, but,
σ':접합부에 작용하는 수직응력(N/mm2)σ ': Normal stress acting on the joint (N / mm 2 )
N':외력에 의해 접합부에 작용하는 수직력(N)N ': normal force (N) acting on the joint due to external force
Ash:접합부의 면적(mm2)A sh : area of joint (mm 2 )
p:철근비p: Rebar ratio
fy:철근의 항복점 강도(N/mm2)f y : yield point strength of rebar (N / mm 2 )
m:전단 응력의 상한치(N/mm2)m: upper limit of shear stress (N / mm 2 )
σB:콘크리트 압축강도(N/mm2)σ B : Concrete compressive strength (N / mm 2 )
τ:접합부에 작용하는 전단력(N/mm2)τ: shear force acting on the joint (N / mm 2 )
[수 4][Number 4]
순전단력을 받는 접합부에 대해 시험체를 이용하여 구한 τ/m나σ'/m와 (3)식과의 관계는 도 9에 나타내는 대로이다. 다만, 각 시험체의τ/m와 σ'/m는, 이하의 (6)식과 (7)식으로 산정한다. The relationship between τ / m and σ '/ m obtained using the test specimen for the joint subjected to net shear force and the formula (3) is as shown in FIG. However, τ / m and σ '/ m of each specimen shall be calculated by the following formulas (6) and (7).
[수 5][Number 5]
다만, but,
Qexp:실험에 의한 전단 내력(N)Q exp : Shear strength (N)
Ta:계산에 의한 앵커철근의 인장내력(N)T a : tensile strength of anchor steel (N)
Ta1:앵커철근의 항복내력(N)T a1 : yield strength of anchor steel (N)
Ta2:콘크리트의 콘 모양 파괴로 정해지는 내력(N)T a2 : Strength determined by concrete cone fracture (N)
Ta3:부착력으로 정해지는 내력(N)T a3 : Strength determined by adhesion force (N)
σy:앵커철근의 항복점 강도(N/mm2)σ y : yield point strength of anchor steel (N / mm 2 )
a0:앵커철근의 단면적(mm2)a0: cross-sectional area of anchor steel (mm 2 )
Ac:콘크리트의 콘 모양 파괴면의 유효 수평 투영 면적(mm2)A c : Effective horizontal projection area (mm 2 ) of cone-shaped failure surface of concrete.
τa:접착계 앵커철근의 인발력에 대한 부착강도(N/mm2)τ a : Adhesion strength (N / mm 2 ) to pullout force of anchor steel of adhesive system
da:앵커철근의 이름(mm)d a : Name of anchor reinforcement (mm)
le:앵커철근의 유효 매립 깊이 (mm)l e : Effective embedment depth of anchor steel (mm)
[수 6][Number 6]
도 9에서, 시험체를 이용하여 구한 τ/m와σ'/m와(3)식은 잘 대응하고 있고, 순전단력을 받는 접합부의 전단 내력은 앵커철근의 인장 내력에 의해 산정할 수 있다. 각 시험체의 전단 내력으로 구한 τ/m를 (3)식의 수속계산으로 구한 τ/m으로 제하면, 시험체의 평균치는 0.94가 되고, 표준편차는 0.17가 된다. 여기에서 평균치에서 표준편차의 2배를 뺀 계수(=0.6)를(3)식에 곱하면, 각 시험체의 실험 결과를 안전 측으로 평가할 수 있다. 이상과 같이, 실험 데이터의 고르지 못함을 고려한 전단 응력Qf는, 아래의 (13)식으로 나타낼 수가 있다. In Fig. 9, τ / m and σ '/ m obtained using the test specimen correspond well to the formula (3), and the shear strength of the joint subjected to forward shear force can be estimated by the tensile strength of the anchor steel. When τ / m obtained from the shear strength of each specimen is subtracted from τ / m obtained by the procedure of equation (3), the average value of the specimen becomes 0.94 and the standard deviation becomes 0.17. Here, multiplying the equation (3) by a factor (= 0.6) obtained by subtracting two times the standard deviation from the average value allows the experimental results of each test body to be evaluated as safe. As described above, the shear stress Q f considering the unevenness of the experimental data can be expressed by the following equation (13).
[수7][Numeral 7]
(13)식의 τ는, (3)식의 수속계산에 의해 구할 수 있지만, 간단히 계산할 수 없다. 그래서 (3)식의 근사식으로 τ를 구한다. 다만, 근사식의 적용 범위는 실험에서 경험한 범위 (0.0398≤σ'/m≤0.1763)로 하고, 근사식은 동 범위에서(3)식을 밑도는 것으로 하고, 근사식은 τ/m=h×(σ'/m)i로 나타내는 것으로 한다. (h, i는 정수).(13) can be obtained by calculating the procedure of equation (3), but it can not be simply calculated. Therefore, τ is obtained by an approximate expression of (3). However, the range of application of the approximate expression is assumed to be the range (0.0398 ≤ σ '/ m ≤ 0.1763) experienced in the experiment, and the approximate expression is assumed to be lower than the expression (3) '/ m) i . (h, i is an integer).
검토 결과, h=1.14,i=0.64로 한 아래의 (14)식은, 실험으로 경험한 범위 (0.0398≤σ'/m≤0.1763)로 (3)식의0.978~0.996배가 되며, 자주 근사한다. (도 10(a)(b)참조).As a result of the examination, the following equation (14) with h = 1.14 and i = 0.64 is 0.978 to 0.996 times the value of the equation (3), and approximates to the range experienced by the experiment (0.0398≤σ '/ m≤0.1763). (See Figs. 10 (a) and (b)).
[수 8][Numeral 8]
따라서, 전단 응력Qf는,(13)식에 (7)식 및 (14)식을 대입하는 것에 의해 근사할 수 있다. 이 결과는 (15)식이 된다. Therefore, the shear stress Q f can be approximated by substituting Eqs. (7) and (14) into Eq. (13). The result is (15).
[수 9][Number 9]
다만, 0.0398≤ΣTa/Ash/m≤0.17630.0398?? T a / A sh / m? 0.1763
또한, (15)식에 (5)식을 대입하면, 아래의 (16)식을 얻을 수 있다. Substituting the equation (5) into the equation (15), the following equation (16) can be obtained.
[수 10][Number 10]
다만, 0.1524≤ΣTa/Ash/σB 1/3≤0.6752However, 0.1524?? T a / A sh /? B 1/3 ? 0.6752
그렇다면 설계내력Q은, Qf이하로 설정하면 좋다. 즉, 설계내력Q는, 아래의 관계식(2)을 충족시키면 좋다. If so, the design history Q may be set to be equal to or smaller than Q f . That is, the design proof force Q may satisfy the following relational expression (2).
[수 11][Number 11]
순전단력을 받는 접합부의 실험을 또 실시하면, 표준편차는 0.17부터 변동할 가능성이 있다. 또한, 근사식을 정할 때의 정수 h,i는 무수히 많다. 따라서, (16)식은, Qf=a×Ash b×σB c×(ΣTa)d로 나타내며, a,b,c,d는 무수히 많다. 즉, 내력으로 설계하는 저항력은, 접합부의 면적 Ash,콘크리트의 압축강도σB,앵커철근 인장내력Ta의 3가지의 변수를 이용하여, 3가지의 변수Ash,σB,Ta의 곱셈으로 나타내는 계산식에 의해 근사할 수 있다. 그리고, 내력으로 설계하는 저항력을 소정의 근사식에 의해 근사하는 것에 의해 설계 내력을 간단히 평가할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기술 사상을 건물의 내진 보강 구조의 내진 설계에 적용하기 쉽게 할 수 있다.If we test the joints subjected to net shear force again, the standard deviation may vary from 0.17. Also, the constants h and i when determining approximate expressions are numerous. Thus, the 16 expression, Qf = a × b × σ sh A × B c represents a (ΣTa) d, a, b, c, d are countless. In other words, the resistive force designed by the proof stress is obtained by multiplying the three variables A sh , σ B , and Ta by using three variables: the area of joint A sh, the compressive strength σ B of concrete, and the tensile strength Ta of anchor steel Can be approximated by the following formula. Then, by approximating the resistive force designing with the proof stress by a predetermined approximate expression, it is possible to easily evaluate the design proof stress. Accordingly, the technical idea according to the present invention can be easily applied to seismic design of an earthquake-proof reinforcement structure of a building.
순전단력을 받는 접합부의 전단내력은, 시험체를 이용하여 구한 τ/m나σ'/m의 관계로 산정할 수 있다. 도 9에 나타내는 τ/m와σ'/m의 관계에 대해, 최소이승법에 의한 일차 근사식을 구하면, 아래의 (17)식이 된다. (도 11).The shear strength of the joint subjected to net shear force can be calculated from the relationship between τ / m and σ '/ m obtained using the test specimen. When the first approximate expression based on the minimum multiplying method is obtained for the relationship between? / M and? '/ M shown in FIG. 9, the following equation (17) is obtained. (Fig. 11).
[수 12][Number 12]
각 시험체의 전단 응력으로 구한 τ/m를 (17)식의 수속계산으로 구한τ/m로 제하면, 시험체의 평균치는 1.00가 되며, 표준편차는 0.15가 된다. 여기에서 평균치에서 표준편차의 2배를 뺀 계수(=0.7)를 (17)식에 곱하면, 각 시험체의 실험 결과를 거의 안전 측으로 평가할 수 있다. 이상으로 실험 데이터의 불규칙한 분포를 고려한 전단 응력Qf는, 이하의 (18)식으로 나타낼 수 있다. When τ / m obtained from the shear stress of each specimen is calculated by τ / m obtained by the procedure of Eq. (17), the mean value of the specimen becomes 1.00 and the standard deviation becomes 0.15. Here, multiplying the equation (17) by a factor (= 0.7) obtained by subtracting two times the standard deviation from the mean value allows the experimental results of each test body to be evaluated as almost safe. The shear stress Q f considering the irregular distribution of the experimental data can be expressed by the following equation (18).
[수 13][Num. 13]
따라서, 전단 응력Qf는, (18)식에 (7)식 및 (17)식을 대입하는 것에 의해 산정할 수 있다. 이 결과는 아래의 (19)식이 된다. Therefore, the shear stress Q f can be calculated by substituting Eqs. (7) and (17) into Eq. (18). This result is given by the following equation (19).
[수 14][Number 14]
다만, 0.1524≤ΣTa/Ash/σB 1/3≤0.6752However, 0.1524?? Ta / A sh /? B 1/3 ? 0.6752
그러면, 설계내력Q는, Qf이하로 설정하면 좋다. 즉, 설계내력Q는, 이하의 관계식(2')을 충족시키면 좋다. Then, the design history Q may be set to be equal to or less than Q f . That is, the design history Q may satisfy the following relational expression (2 ').
[수 15][Number 15]
순전단력을 받는 접합부의 실험을 계속해서 실시하면, 표준편차는 0.15부터 변동할 가능성이 있다. 따라서, (19)식은, 아래의 (1')식으로 나타내고, e,f,g는 무수히 많다. 즉, 내력으로 설계하는 저항력은, 접합부의 면적Ash,콘크리트의 압축강도 σB,앵커철근의 인장내력Ta의 3가지의 변수를 이용하여, 3가지의 변수 Ash,σB,Ta의 덧셈과 곱셈으로 나타내는 계산식에 의해 근사할 수 있다. 그리고, 내력으로서 설계하는 저항력을 소정의 근사식에 의해 근사하는 것에 의해, 설계 내력을 간편하게 평가할 수 있다. 이것에 의해 본 발명에 따른 기술사상을 건물의 내진 보강 구조의 내진 설계에 적용하기 쉽게 할 수 있다. If the joints subjected to net shear force continue to be tested, the standard deviation may vary from 0.15. Therefore, equation (19) is represented by the following equation (1 '), and e, f, and g are numerous. I.e., resistant to design the strength is, the junction area A sh, of the concrete compressive strength σ B, by using the three parameters of the tensile strength Ta of the anchor reinforcement, the three parameters A sh, σ B, Ta in addition Can be approximated by a calculation expression expressed by a multiplication. The design history can be easily evaluated by approximating the resistance to be designed as the internal force by a predetermined approximate expression. This makes it easier to apply the technical idea according to the present invention to the seismic design of the seismic strengthening structure of a building.
[수 16][Num. 16]
전술한 바와 같이, 최대 내력이 발휘되는 미세 변형 영역에서 앵커철근에 작용하는 인장력을 반력으로 발생하는 저항력을 내력으로 설계하는 경우, 반력을 발생시키기 위해서는 앵커철근이 필수지만, 앵커철근의 더블보기 저항에 의한 설계가 아니기 때문에, 접합부의 면적(=Ash)을 늘리는 것으로, 앵커철근의 더블보기 저항에 의한 설계인 종래 구조보다도 앵커철근의 개수를 줄일 수 있다. As described above, in the case of designing a resistance force that generates a tensile force acting on a anchor steel bar with a reaction force in a micro-deformation zone where a maximum strength is exerted, the anchor steel bar is necessary to generate a reaction force. However, It is possible to reduce the number of anchor reinforcing bars compared to the conventional structure that is designed by the double view resistance of the anchor reinforcing bar by increasing the area (= A sh) of the joining portion.
본 발명의 설계사상에 의하면, 종래의 설계 사상에 의한 경우와 비교하여, 구조상, 예를 들면, 앵커철근의 개수를 적게 하거나, 필요한 접합 면적을 설명할 수 있는 등의 차이를 발생시킬 수 있게 된다.According to the design concept of the present invention, it is possible to generate a difference in structure, for example, the number of the anchor reinforcing bars can be reduced, the required joint area can be explained, and the like compared with the case of the conventional design concept .
구조재를 달성하는 콘크리트는 특히, 한정된 것이 아니라, 콘크리트, 철근 콘크리트, 철골 콘크리티, 철근 철골 콘크리트의 어느 것을 사용해도 좋다. 또한, 보강체는 콘크리트, 철근 콘크리트, 철골 콘크리트, 철근 철골 콘크리트의 어느 것을 사용해도 좋다. 보강체를 구성하는 콘크리트는 구조재를 구성하는 콘크리트와 같은 정도의 압축강도를 갖는 것이어도 좋고, 구조재를 구성하는 콘크리트보다도 압축강도가 높은 것이어도 좋다.The concrete for achieving the structural member is not particularly limited, and any of concrete, reinforced concrete, steel concrete, and reinforced concrete can be used. The reinforcing member may be any of concrete, reinforced concrete, steel concrete, and reinforced concrete steel. The concrete constituting the reinforcement member may have a compressive strength as high as that of the concrete constituting the structural member, or may have a compressive strength higher than that of the concrete constituting the structural member.
본 발명의 설계사상은 예를 들면, 도 4에 나타낸 건물의 내진 보강 구조에 적용할 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 콘크리트제 구조재101에는 앵커철근 141가 타설된다. 콘크리트제 구조재101에는 부착구멍161가 설치되고, 부착구멍161에서 타설 된 앵커철근141는 필요에 따라 접착제 등을 사용하여 콘코리트제 구조재 101에 고정된다. 고정된 앵커철근141에는 콘크리트제 구조재101의 면에서 떨어진 위치에서 형강 181가 고정된다. 형강 181에는 삽입통과구멍181a가 설치되고, 삽입통과구멍181a에 앵커철근141가 통과되고, 너트201및 좌금202로 형강181을 끼운다. 그리고 앵커철근141와 형강 181를 둘러싸듯이 콘크리트제 구조재101에 대해 콘크리트가 타설된다. 이에 의해, 콘크리트제 보강체 121가 구조재101과 보강체 121과의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근141에 의한 고착에 의해 구조재 101에 접합된다.The design concept of the present invention can be applied to, for example, an earthquake-proof reinforcement structure of a building shown in Fig. As shown in Fig. 4, an
형강은 잡아당김, 구부림, 압축 등의 응력에 대해 높은 내력을 갖는다. 도 4에 나타내는 구조의 보강체 121에서는 이러한 형강을 철골재료로서 이용하는 것으로, 보강체121의 구부림 내력이나 수평 내력이 향상된다. 즉, 수평내력을 높이는데 필요한 철근의 교차, 간주(기둥 사이에 넣는 작은 기둥) 등의 개재 보강체를 생략할 수 있는 이점이 있다. The sections have high strength against stresses such as pull, bend and compression. In the
보강체121의 콘크리트는 도 4에 나타낸 바와 같이 섬유 보강 콘크리트여도 좋고, 섬유 보강되어 있지 않은 통상적인 콘크리트여도 좋다. 섬유 보강 콘크리트를 포함하는 철골 콘크리트 구조는 후프 철근을 배치하지 않아도 철근 철골 콘크리트 구조와 같은 정도의 내력, 변형능력을 갖기 때문에, 후프 철근을 생략할 수 있는 이점이 있다. 콘크리트에 더해지는 보강용 섬유로서는 특별히 한정되는 것은 없지만, 비닐론 화이바나 스테인레스 화이바 등을 들 수 있다. 보강체121의 콘크리트가 통상적인 콘크리트인 경우에는, 형강 181의 주위에 후프 철근이 배치되어 있어도 좋다. The concrete of the reinforcing
또한, 본 발명의 설계사상은 예를 들면, 도 5에 나타내는 건물의 내진 보강 구조에 적용할 수 있다. 도 5에 나타내는 구조는 도 4에 나타내는 구조와 비교해서, 형강181이 아닌 강판 182가 사용되고, 보강체122의 콘크리트가 통상적인 콘크리트로 강판182의 주위에 후프 철근203가 배치되어 있는 점이 다르고, 이 이외의 구성은 도 4에 나타낸 것과 같다. 또한, 도 5에 나타낸 구조에서 보강체122의 콘크리트는 섬유보강 콘크리트여도 좋다. 이 경우에는 후프 철근203를 생각할 수 있다. Further, the design concept of the present invention can be applied to, for example, an earthquake-proof reinforcement structure of a building shown in Fig. The structure shown in Fig. 5 differs from the structure shown in Fig. 4 in that a
도 4나 도 5에 나타낸 구조에서 형강 또는 강판은 보강체의 콘크리트와 앵커철근을 보다 일체화시키는 기능을 갖는다. 그렇다면, 도 2에서 앵커철근에 생기는 하부방향의 저항력이 보강체 측 부분12a에 충분히 전달되고, 보강체 측 부분 12a는 확실히 구조재 측10a에 다시 끌려, 맞물림에 의한 저항이 확실히 발휘된다. In the structure shown in Figs. 4 and 5, the steel or steel plate has a function of integrating the reinforcing body concrete and the anchor reinforcing steel more integrally. In this case, the downward resistance force generated in the anchor steel bars in Fig. 2 is sufficiently transmitted to the reinforcing
또한, 본 발명의 설계사상은 예를 들면, 도 6에 나타내는 건물의 내진 보강 구조에 적용할 수 있다. 도 6에 나타내는 구조는 도 5에 나타내는 구조를 건물의 대들보 및 기둥의 양쪽에 적용한 예이다. 즉, 콘크리트제 구조재인 대들보101a 및 기둥101b의 양쪽에 앵커철근141가 타설되고, 대들보101a및 기둥101b의 면에서 떨어진 위치에서 각각 앵커철근141에 강판182가 고정되고, 대들보101a의 강판182와 기둥101b의 강판182가 연결되고, 대들보101a의 강판182와 기둥101b의 강판182와의 사이에 개재 보강체 204가 연결되어 앵커철근141와 대들보101a의 강판182와 기둥101b의 강판 182를 둘러싸듯이 대들보101a및 기둥101b에 대해 콘크리트가 타설된다. 이에 의해 콘크리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의해 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 구조재에 접합된다. Further, the design concept of the present invention can be applied to, for example, an earthquake-proof reinforcement structure of a building shown in Fig. The structure shown in Fig. 6 is an example in which the structure shown in Fig. 5 is applied to both a girder and a column of a building. The
개재 보강체204로서는 예를 들면 보강강판에 양단부를 빼고 콘크리트 피복한 콘크리트 프리캐스트체 등을 들 수 있고, 양단부에 노출된 보강철판을 용접 등에 의해 건물의 대들보나 기둥 철골 부분에 접속시킬 수 있다. 또한, 도 6에 나타낸 구조에서 개재 보강체 204는, 대들보 101a의 강판182와 기둥101b의 강판182의 사이 뿐만 아니라, 대들보101a의 강판182사이나 기둥101b의 강판182 사이 등에 설치할 수 있다. As the
[실시예][Example]
(시험체의 개요)(Outline of the test body)
시험체는 기설부와 보강보가 접합된 요소모델로 하였다. 앵커철근은 D19(SD345)를 한 개 사용하였다.The test specimens were modeled by connecting the existing part and the reinforcement part. D19 (SD345) was used as anchor steel.
Ash:접합부의 면적=113411(mm2)A sh : area of joint = 113411 (mm 2 )
σB:콘크리트 압축강도=10.1(N/mm2)σ B : Concrete compressive strength = 10.1 (N / mm 2 )
Ta:계산에 의한 앵커철근의 인장내력=74719(N)Ta: Tensile strength of anchor steel by calculation = 74719 (N)
도 7은, 실시 예에서 시험방법을 나타내는 개략도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 시험체 38의 보강부40이 상면을 향하도록, 시험체38의 기설부42를 볼트44로 재하 프레임46에 고정한다. 다음으로 재하 프레임 46의 양족에서 접합면 38a과 동일 평면상에 배치된 한 쌍의 유압 잭48a,48b를 보강부40의 양쪽부에 연결시키고, 한 쌍의 유압 잭48a,48b를 좌우로 신축시키는 것에 의해, 접합면 38a에 전단력만을 부하(재하)시켰다. Fig. 7 is a schematic view showing a test method in the embodiment. Fig. 7, the existing
도 8에는 접합부에 작용하는 전단력과 차이 변형의 관계와, 앵커철근에 작용하는 인장력과 차이변형의 관계를 나타낸다. 접합부에 작용하는 전단력은 차이변위0.4mm부근에서 최대인력에 달하며, 그 후 완만하게 내력이 저하하였다. 한편, 앵커철근에 작용하는 인장력은, 차이변위 0.4mm 부근에서 앵커철근의 인장내력Ta에 도달하고 있다. 이로써 최대내력 발휘는 접합 계면 부근의 미세한 차이 변형에 의해 발생하는 구조재 측의 파괴면의 요철을 보강체 측 부분이 덮을 때에 앵커철근에 작용하는 인자력을 반력으로 발생하는 저항력이 관계하고 있다고 추측할 수 있다. Fig. 8 shows the relationship between the shear force acting on the joint and the differential deformation, and the relationship between the tensile force acting on the anchor steel and the differential deformation. The shear force acting on the joint reaches the maximum pulling force near the difference displacement of 0.4 mm, and then the strength is gradually lowered. On the other hand, the tensile force acting on the anchor reinforcing bars reaches the tensile strength Ta of the anchor reinforcing bars near the difference displacement of 0.4 mm. As a result, it is presumed that the maximum yield strength is related to the resistance force generated by the reaction force acting on the anchor reinforcement when the reinforcement-side portion covers the unevenness of the fracture surface on the side of the structural material generated by the minute difference deformation near the joint interface .
다음으로, 표1에 나타내는 제원으로 구성된 시험체47체를 이용하여, 실험에 의한 전단력Qexp를 각각 측정하고, (6)식 및 (7)식으로 τ/m 및σ'/m를 각각 산정하였다. 이 결과를 표1에 나타낸다. 또한, (3)식과 함께 도 9에 나타낸다.Next, the shear force Q exp by the experiment was measured by using 47 specimens constituted by the specimens shown in Table 1, and τ / m and σ '/ m were respectively calculated by the formulas (6) and (7) . The results are shown in Table 1. It is shown in Fig. 9 together with the expression (3).
[표 1][Table 1]
도 9에서 시험체를 이용하여 구한τ/m나σ'/m와(3)식은 잘 대 응하고 있고, 순전단력을 받는 접합부의 전단 내력은 앵커철근의 인장내력에 의해 산정할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 내력으로 설계하는 저항력을 소정의 근사식에 의해 근사할 수 있다. 그리고, 이처럼 근사하는 것에 의해 설계 내력을 간편히 평가할 수 있다. 이에 의해 본 발명에 따른 기술사상을 건물 내진 보강 구조의 내진 설계에 적응하기 쉽게 할 수 있다. In Fig. 9, τ / m, σ '/ m and (3) obtained by using the test specimen correspond well, and the shear strength of the joint subjected to net shear force can be estimated by the tensile strength of anchor steel. That is, as described above, the resistive force designed by the proof stress can be approximated by a predetermined approximate expression. And, by approximating in this way, it is possible to easily evaluate the design history. As a result, the technical idea according to the present invention can be easily adapted to the seismic design of the building earthquake-resistant reinforcement structure.
또한, 각 시험체의 전단 내력으로 구한 τ/m를(3)식의 수속계산으로 구한 τ/m로 제하면, 시험체의 평균치는0.94가 되며, 표준편차는 0.17가 된다. 그리고 평균치에서 표준편차의 2배를 뺀 계수(=0.6)를 (3)식으로 곱하면, 각 시험체의 실험결과를 안전 측으로 평가할 수 있다. Also, if τ / m obtained from the shear strength of each specimen is calculated by τ / m obtained by the procedure calculation in (3), the average value of the specimen becomes 0.94 and the standard deviation becomes 0.17. Then, by multiplying the average value by a factor (= 0.6) obtained by subtracting 2 times the standard deviation, the experimental result of each test body can be evaluated as the safety side.
10 구조재
12 보강체
14 앵커철근 10 Structural material
12 reinforcement body
14 Anchor steel
Claims (8)
접합부의 면적Ash,콘크리트의 압축강도σB,앵커철근의 인장내력Ta의 3가지의 변수를 이용하여, 내력으로 설계하는 저항력을 근사한 것을 특징으로 하는 건물의 내진보강 구조.The method according to claim 1,
Of the joint area A sh, earthquake-proof reinforcement structure using the three parameters of the concrete compressive strength σ B, the tensile strength of the anchor Ta reinforced, characterized in that approximate the resistance to the strength building design.
설계내력Q가 이하의 관계식(1), 혹은, 관계식(1')을 충족시키는 것을 특징으로 하는 건물의 내진 보강구조.
[수 1]
다만, a~g는 정수이다.The method of claim 2,
Wherein the design proof stress Q satisfies the following relational expression (1) or the relational expression (1 ').
[Number 1]
However, a to g are integers.
설계 내진Q가, 이하의 관계식(2),혹은, 관계식(2')을 충족시키는 것을 특징으로 하는 건물의 내진 보강구조.
[수 2]
The method of claim 3,
Characterized in that the designed earthquake resistance Q satisfies the following relational expression (2) or the relational expression (2 ').
[Number 2]
콘크리트제 구조재에 앵커철근이 타설되고, 콘크리트제 구조재의 면에서 떨어진 위치에서 앵커철근에 형강 또는 강판이 고정되어, 앵커 볼트와 형강 또는 강판을 둘러싸듯이 콘크리트제 구조재에 대해 콘크리트가 타설되는 것에 의해, 콘크리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘크리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 구조재에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 건물의 내진 보강구조.The method according to any one of claims 1 to 4,
Anchor reinforcement is placed on the concrete structural member and the steel or steel plate is fixed to the anchor reinforcement at a position away from the surface of the concrete structural member and the concrete is poured into the concrete structure member as if it surrounds the anchor bolt and the steel or steel plate, Wherein the reinforcing structure of the concrete is bonded to the structural member by the fixing between the structural member and the reinforcing member by the concrete and the fixing by the anchor reinforcing member.
보강체의 콘크리트가 섬유보강 콘크리트인 것을 특징으로 하는 건물의 내진 보강 구조.The method of claim 5,
Wherein the concrete of the reinforcement body is fiber reinforced concrete.
콘크리트제 보강재인 대들보와 기둥 양쪽에 앵커철근이 타설 되고, 대들보 및 기둥 면에서 떨어진 위치에서 각각 앵커철근에 강판이 고정되어 대들보의 강판과 기둥의 강판이 연결되는 동시에 대들보의 강판 사이, 기둥의 강판 사이 혹은 대들보의 강판과 기둥의 강판과의 사이에 개재 보강체가 연결되어, 앵커철근과 대들보 강판과 기둥의 강판을 둘러싸듯이 대들보 및 기둥에 대해 콘크리트가 타설 되는 것에 의해, 콘크리트제 보강체가 구조재와 보강체와의 사이의 콘트리트에 의한 고착과 앵커철근에 의한 고착에 의해 구조재에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 건물의 내진 보강 구조.The method according to any one of claims 1 to 4,
Anchor steel is placed on both sides of the column, and steel plates are fixed to the anchor steel bars at positions away from the girders and column surfaces, so that the steel plates of the girders are connected to the steel plates of the columns and the steel plates of the columns, The reinforcing member is inserted between the steel plate of the girder and the steel plate of the column and the concrete is inserted into the girder and the column such that the steel plate of the anchor steel plate and the girder steel plate and the column are surrounded, Wherein the reinforcing member is bonded to the structural member by fixing between the reinforcing member and the reinforcing member by means of anchor reinforcement.
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KR20180086987A (en) | 2017-01-24 | 2018-08-01 | 이경식 | Quake resistant type constructing structure using basalt tile |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3051071B2 (en) * | 1996-11-25 | 2000-06-12 | 矢作建設工業株式会社 | Seismic retrofitting method for existing buildings |
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CN105220789A (en) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 许强 | A kind of hard and soft combined type tensile shock isolation device |
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