| 요약1 |
국내에서 건설되는 철근콘크리트 모멘트 골조(RC 골조)는 조적 끼움벽 및 허리벽 등을 가지고 있는 경우가 많으나, 실제 내진설계에서 이러한 조적 끼움벽 및 허리벽은 비구조재로 간주되어 구조해석모델에 고려하고 있지 않는 경우가 대부분이다. 그러나, 조적 끼움벽 및 허리벽은 RC 골조의 내진성능에 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 다양한 실제 지진에 대한 피해사례 및 실험결과로부터 이를 확인할 수 있다. 일반적으로 조적 채움벽은 골조에 설치된 대각가새처럼 작용하여 경계에 있는 양측 기둥에 인장력과 압축력을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 조적조 허리채움벽은 기둥의 유효길이를 짧게 함으로써 휨파괴를 발생시키는 횡하중의 크기를 증가시킴으로써 기둥의 전단파괴를 가져올 수 있다고 알려져 있다. 일본의 “기존 철근콘크리트조 내진진단 기준 및 동해설" (2001, 이하 일본진단기준)에서는 조적허리벽에 따른 기둥의 단주효과를 반드시 고려하여 기둥의 전단강도를 평가하도록 명확히 규정하고 있으며, FEMA356에서는 조적채움벽을 RC골조의 지진거동에 영향을 주는 1차 부재(Primary Element)로 간주하고 반드시 구조해석모델에 이를 고려하도록 규정하고 있으며, 조적채움벽의 유효강성 및 강도 산정식을 제안하고 있다. 본 연구에서는 조적 허리벽 및 채움벽을 가지는 RC골조의 내진성능평가와 관련된 기존의 국내외 기준 및 연구를 조사하였다. ACI318, 일본진단기준, FEMA356에서 제안하고 있는 기둥의 전단강도 산정식을 검토하고, 기둥의 길이, 전단철근비, 축력비 등에 따른 전단강도를 평가하고 이를 국내에서 기존에 수행된 관련 실험결과와 비교함으로써, 국내 기존 RC 기둥의 내진성능을 평가하기 위한 각 식의 유효성을 검증하였다. 일본진단기준, ACI318 상세식, FEMA356식은 콘크리트에 의한 전단강도 기여분을 산정하는데 있어 콘크리트압축강도, 인장철근비, 축력, 전단경간비의 4가지 요소에 의한 효과를 모두 고려하고 있으며, ACI318 간편식은 인장철근과 전단경간비의 효과를 고려하고 있지 않다. 일본진단기준식은 전단철근비에 따른 전단강도의 변화가 작은 반면, ACI318 및 FEMA356식은 전단철근간격에 따른 변화에 따른 영향을 크게 평가하였다. 특히, FEMA356은 전단철근간격이 기둥의 유효춤보다 클 경우에는 전단철근에 의한 전단강도 기여도가 없는 것으로 평가하고, 전단철근간격이 기둥의 유효춤보다는 작으나 유효춤의 1/2보다 큰 경우는 50%정도만 기여하는 것으로 평가함으로써 전단철근이 작은 경우에 매우 보수적으로 평가하는 경향을 가진다. 일본진단기준식은 전단철근의 간격 제한이 설계기준에 포함된 1972년 이후 시공된 부재를 대상으로 실험하여 얻어졌다는 사실과, 국내 기존 RC기둥의 전단철근간격이 유효춤의 1/2보다 큰 경우가 많은 점을 고려할 때, 일본식보다는 FEMA 356식이 국내 건축물 철근콘크리트 기둥의 전단강도를 평가하는데 적합할 것으로 사료된다. 최종적으로 본 연구를 통해 새로이 제안된 연도별 기본재료강도, 기존 연구를 통해 조사된 철근비, 축력비의 평균값 및 하한값을 사용하여 기둥의 휨강도 및 전단강도를 평가하고, 조적허리벽에 따라 결정되는 기둥의 유효길이 별 RC기둥의 전단강도를 제안하였다. RC 골조의 조적끼움벽은 등가의 대각압축가새(strut)로 모델링하고, 양단부의 기둥은 인장과 압축을 받는 부재로 모델링하여야 하며, 이 경우 축력을 받아도 변형지배요소로 모델링 할 수 있다. 본 연구에서는 국내 조적조 관련 연구를 통해 얻어진 조적조 재료강도와 FEMA356에서 제안하고 있는 조적 채움벽의 유효강성 및 강도 산정식을 사용하여 조적채움벽을 등가의 대각압축가새로 모델링하여 조적채움벽을 가지는 RC 골조에 대한 비선형 정적일방향가력(푸시오버) 해석을 수행하였다. 평가결과 조적채움벽은 RC골조의 강성과 강도는 크게 증가시키나 연성은 감소시키고 구조부재의 부재력 분포에도 큰 영향을 주는 것을 확인하였다. |