학교 건축물의 내진 보강을 위한 가새 - 높이비에 관한 연구
A Study on Brace-height Ratio for Seismic Retrofit of School Building
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초록
최근 국내에 발생한 지진으로 인해 많은 학교 건물들에 크고 작은 피해가 발생하였다. 학교 건축물은 재난 발생시 대피소로 사용되는 중요 건물로서 비내진 건축물일 경우 여러 방법으로 내진 보강이 진행 중이다. 내진보강 공법 중 내부 철골가새골조형 공법은 비교적 시공이용이하고 성능이 우수하여 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존 철근콘크리트 학교 건물에 철골 가새 골조를 적용하여 수평반복가력해석을 수행하여 최대전단력 및 변위를 비교검토 하였다. 그 결과로 해석 모델의 적정성을 확인하였고, 기존 학교 건축물의 1경간에 대한 가새- 높이비에 따른 효과를 비교 검토하였다. 가새- 높이비 0.3의 모델에서 최대 전단내력과 변위관계에서의 적정성을 확인할 수 있었다. 또한, 실제 비내진 철근콘크리트 학교 건축물에 철골가새를 적용시켜 가새- 높이비에 따른 비선형정적해석을 수행하여 내진 성능을 검토하였다. 그 결과, 가새- 높이비 0.3에서 부재의 붕괴가 없는 적절한 내진효과를 보이고 있다. 가새 높이의 증가는 최대전단력과 인명안전 수준의 성능점에서 최대하중을 증가시키는 효과를 나타내고 있으나, 횡강성의 증가로 인한 가새 골조 주변 부재의 붕괴가 발생하므로, 적정한 가새 높이에 따른 내진보강이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 기존 학교건축물의 가새 골조의 내진보강 설계에 있어서 가새 높이에 따른 보강해석을 고려한후 가새 높이를 선정하고 적절한 보강 개수와 보강위치를 정하는 것이 필요한 것으로 사료된다.
Abstract
The recent earthquake in Korea caused large and small damages to many school building. School building is an important building thatis used as a shelter in the event of disaster. Among the seismic retrofit methods, the internal steel braced frame type method is used for its relativelyeasy construction and excellent performance. In this study, the maximum shear force and displacement were compared and examined by applyingthe brace frame to existing concrete school buildings. As a result, we verified the adequacy of the analytical model and compared and examined theeffect of brace-height ratio on the span of the existing school buildings. The adequacy of the maximum shear force and displacement relationship canbe confirmed in the model with a length of 0.3. In addition, seismic frame was applied to the actual non-seismic reinforced concrete school building,and the seismic performance was evaluated by nonlinear static analysis(Push-over analysis) according to the ratio of brace-height. As a result, the increaseof the brace-height according to the brace-height ratio has the effect of increasing the maximum shear force and maximum load at the performancepoint. But the collapse of the braced frame due to the increase in the lateral stiffness occurred, indicating that seismic retrofit according to the properbrace-height is necessary. Therefore, in the seismic retrofit design of brace frame of existing school building, it is necessary to select the properbrace-height after retrofit analysis according to the brace-height ratio.
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