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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이강석
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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최근 세계 각지에서 대규모 지진이 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 1995년에 발생한 일본 고베 지진(M=7.7, 사상자: 약 6,300명), 1999년에 발생한 터키 이즈밋 지진(M=7.4, 사상자: 약 15,660명), 2001년에 발생한 인도 구자라트 지진(M=7.7, 사상자: 약 20,100명), 2005년에 발생한 파키스탄 지진(M=7.6, 사상자: 약 86,000명), 2008년에 발생한 중국 쓰촨성 지진(M=7.9, 사상자: 약 68,700명), 2011년에 발생한 일본 대지진(M=9.0, 사상자: 약 15,000명)등 그 지진의 규모가 점차 증가하는 경향을 보이고 있으며 막대한 인명 및 재산의 피해를 유발하고 있다. 우리나라는 그동안 대규모 지진의 경험이 적었기 때문에 이러한 지진피해 위험성에 대한 인식이 부족했을 뿐만 아니라 그에 대한 대비도 미약하였다.
국내 건축물에 대한 내진설계기준은 1988년 도입되어 현재 3층 이상, 연면적 1,000m2 이상의 건물에 대한 내진설계가 의무화되었다. 하지만 소방방재청 자료에 따르면 국내 전체 건축물 680만 여 동 중 약 84%가 비내진설계 건축물로서, 내진보강을 통한 지진 안전성 확보가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 하지만 위와 같이 내진설계가 되어 있지 않은 건물에 내진보강을 실행할 경우, 초기 건축비와 유사한 소요경비가 예상될 뿐만 아니라 기존 건물의 부재단면을 증설하거나 보강재를 추가해야 하므로 내진보강 공사 중 건물을 사용할 수 없게 되고 이에 따른 경제적 손실은 더욱 증가하게 된다. 따라서 비내진설계 건축물의 내진보강을 좀 더 효율적이고 경제적으로 할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.
기존 철근콘크리트 건물의 내진보강에는 구조물의 강성이나 질량을 증가시키는 방법 등이 있으나 여러 가지 단점을 가지고 있다. 이 외에 구조물에 입력되는 에너지를 여러 방법으로 소산시키거나 제어하는 제진장치를 이용하여 건물의 안정성과 사용성을 개선하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이들 대부분의 제진장치는 구조물이 진동하는 속도를 이용하여 진동에너지를 소산시키고 결과적으로 구조물의 등가감쇠를 증가시킴으로써 진동을 저감시키는 역할을 한다. 구조물 에너지를 감쇠에 의하여 소산시키는 것은 경제적이고 효율적이기 때문에 구조물의 강성과 질량을 이용한 방법에 비하여 선호되고 있다.
본 연구에서는 기존 내진보강법의 단점을 보완할 수 있고 구조물의 변위를 증폭시켜 제진장치에 전달하는 변위증폭형 토글댐퍼 제진시스템을 이용하는 새로운 개념의 내진보강법을 제안하고, 이를 이용하여 기존 철근콘크리트 건축물의 내진보강에 대한 유효성을 재료시험 및 구조실험을 실시하여 평가하고 그 효과를 고찰하고자 한다.
국내 건축물에 대한 내진설계기준은 1988년 도입되어 현재 3층 이상, 연면적 1,000m2 이상의 건물에 대한 내진설계가 의무화되었다. 하지만 소방방재청 자료에 따르면 국내 전체 건축물 680만 여 동 중 약 84%가 비내진설계 건축물로서, 내진보강을 통한 지진 안전성 확보가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 하지만 위와 같이 내진설계가 되어 있지 않은 건물에 내진보강을 실행할 경우, 초기 건축비와 유사한 소요경비가 예상될 뿐만 아니라 기존 건물의 부재단면을 증설하거나 보강재를 추가해야 하므로 내진보강 공사 중 건물을 사용할 수 없게 되고 이에 따른 경제적 손실은 더욱 증가하게 된다. 따라서 비내진설계 건축물의 내진보강을 좀 더 효율적이고 경제적으로 할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.
기존 철근콘크리트 건물의 내진보강에는 구조물의 강성이나 질량을 증가시키는 방법 등이 있으나 여러 가지 단점을 가지고 있다. 이 외에 구조물에 입력되는 에너지를 여러 방법으로 소산시키거나 제어하는 제진장치를 이용하여 건물의 안정성과 사용성을 개선하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이들 대부분의 제진장치는 구조물이 진동하는 속도를 이용하여 진동에너지를 소산시키고 결과적으로 구조물의 등가감쇠를 증가시킴으로써 진동을 저감시키는 역할을 한다. 구조물 에너지를 감쇠에 의하여 소산시키는 것은 경제적이고 효율적이기 때문에 구조물의 강성과 질량을 이용한 방법에 비하여 선호되고 있다.
본 연구에서는 기존 내진보강법의 단점을 보완할 수 있고 구조물의 변위를 증폭시켜 제진장치에 전달하는 변위증폭형 토글댐퍼 제진시스템을 이용하는 새로운 개념의 내진보강법을 제안하고, 이를 이용하여 기존 철근콘크리트 건축물의 내진보강에 대한 유효성을 재료시험 및 구조실험을 실시하여 평가하고 그 효과를 고찰하고자 한다.
목차
제1장 서 론 11.1 연구의 배경 및 필요성 11.2 연구의 목적 및 내용 6제2장 토글-회전형 마찰댐퍼를 이용한 R/C건물의 내진보강공법 제안 92.1 일반사항 92.2 마찰댐퍼의 특성 및 형상 제안 92.2.1 마찰댐퍼의 특성 92.2.2 마찰댐퍼의 형상 제안 112.3 토글 가새 시스템의 특성 및 기존연구 142.3.1 토글 가새 시스템의 특성 142.3.2 토글 가새 시스템의 기존연구 152.4 토글-회전형 마찰댐퍼를 이용한 R/C건물의 내진보강공법의 제안 및 설계 202.4.1 토글-회전형 마찰댐퍼시스템의 형상 제안 202.4.2 토글-회전형 마찰댐퍼시스템의 변위증폭비() 22제3장 회전형 마찰댐퍼의 구조성능실험 및 결과분석 253.1 일반사항 253.2 실험계획 및 실험체 셋팅 253.2.1 실험계획 293.2.2 실험체 셋팅 303.3 실험결과 분석 및 설계식 산정 313.3.1 실험결과 분석 313.3.2 설계식 산정 363.4 소결 38제4장 토글-회전형 마찰댐퍼를 이용한 내진보강 R/C골조의 구조성능실험 및 결과분석 404.1 일반사항 404.2 R/C골조 재료시험 404.2.1 실험개요 404.2.2 재료시험 404.3 실험체 계획 및 제작 454.3.1 실험체 계획 454.3.2 실험체 제작 544.3.3 실험체 설계 및 셋팅도 584.4 실험체 하중가력 계획 634.4.1 실험기기 및 설치 634.4.2 하중가력 계획 654.5 실험 결과 및 비교분석 674.5.1 기둥의 균열 및 파괴양상 674.5.2 하중-변위곡선 714.5.3 내력 및 변위 비교분석 754.5.4 철근 변형률 분포 774.5.5 강성 저하율 평가 944.5.6 연성 평가 974.5.7 간이 에너지 성능 평가 101제5장 결론 109참 고 문 헌 112Abstract 114
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