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청구권자

청구권자 정보제공
과제번호 22CTAP-C163972-02
사업명 국토교통기술촉진연구사업
과제명 경제성과 시공성 확보를 위한 중연성도 내진 벽체 시스템 및 설계 방법 개발
주관연구기관 서울대학교산학협력단
분류 -   -   -
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31

총괄연구책임자

총괄연구책임자 정보제공
성명 박홍근
소속 국립대학법인서울대학교
전화번호 02-880-1522

연구정보

연구정보 제공
연구개발개요 국내 대부분의 주택은 고층 아파트 내력벽식 구조로 설계되고 있으며, 이로 인해 국민 생명안전과 재산권 보호를 위하여 고층 내력벽 구조의 내진 안전성이 중요함. 현재 내진설계는 구조물의 연성능력 증가를 통하여 에너지 소산 능력의 증대로 지진하중에 저항하도록 설계함. 이를 위해 건축구조기준에서 반응수정계수(R)와 변위증폭계수(Cd)를 적용한 선형동적해석인 응답스펙트럼해석을 명시하고 있음. 또한 최근에는 비선형정적해석 및 비선형동적해석을 통하여 구조물의 목표성능수준을 달성하는 성능기반내진설계법이 활성화되고 있는 실정임.
현행 건축물내진설계기준(KDS 41 17 00)에서는 내진설계범주 D와 구조물의 높이가 60m 이상의 조건에 속하면서 철근콘크리트 보통전단벽으로 설계할 수 없을 경우에 배근이 복잡한 특수전단벽의 내진상세를 적용한 설계를 요구하고 있음. 또한 연결보에는 대각선 철근 다발을 배근한 복잡한 상세를 적용하도록 하여 시공의 어려움을 더욱 증가시킴. 본 연구에서는 시공성을 증대시키고 경제적 구조설계를 위한 중연성도 내진 벽체 및 연결보의 상세를 개발하고 실험적 연구 및 해석적 연구로 이를 검증하고자 함. 더불어 본 연구에서 개발한 시스템을 성능기반 내진설계에서 활용할 수 있도록 해석 모델링 설계값을 제안하고, 실제 현장 적용을 위한 시공 메뉴얼을 수립할 것임.
최종목표 ○ 연구의 비전 및 목표
● 비전
: 경제성과 시공성 향상을 위한 중연성도 내진 벽체 시스템 개발

● 연구개발과제의 최종 목표
: 본 연구의 최종목표는 철근콘크리트 내력벽식 고층공동주택이 지진하중을 받을 시 밑면전단력 및 전도모멘트에 저항하는 중추 구조부재인 내력벽의 내진성능을 원가절감 및 시공성 증진 관점에서 효율적으로 확보하기 위하여 중연성도 내진 횡보강 상세를 개발하고, 중연성도 내진 벽체와 함께 사용할 수 있는 연결보 상세를 제안하여 중연성도 내진 벽체 시스템을 수립하는 것임.

● 개발목표
- 중연성도 내진 벽체 시스템의 전단벽 경계요소 횡보강 상세 개발
- 중연성도 내진 벽체 시스템의 연결보 상세 개발
- 중연성도 내진 벽체 시스템의 성능 평가
- 벽체 경계요소 횡보강 상세의 변형능력 정량적 평가를 위한 실험 방법 개발
- 성능 평가 결과와 해석적 연구를 통한 중연성도 내진벽체 시스템 실무활용방안 제시
연구내용 및 범위 ○ 연구개발 대상 및 범위
- 본 연구개발 사업에서의 내진 벽체 시스템 개발 대상은 주거용 철근콘크리트 건축물에서 휨거동을 하는 벽체 시스템의 내진상세 개발에 초점을 맞추었음.

○ 연구개발 내용
- 현행 건축물내진설계기준(KDS41 17 00)은 철근콘크리트 보통전단벽(반응수정계수, R=4.0)과 특수전단벽(반응수정계수, R=5.0) 두 가지 철근콘크리트 내력벽 구조시스템만을 제시함.
- 보통전단벽과 특수전단벽 사이의 연성능력을 발휘할 수 있는 중연성도 내진 벽체 시스템을 제시하여 특수전단벽과 연결보의 상세 보다 완화된 상세 및 설계 지침을 개발하고자 함.
- 기존의 페쇄형후프철근과 연결철근으로 구성된 상세는 고층공동주택 벽체의 경계요소 시공 시 복잡한 배근 및 과도한 철근량 요구로 인하여 경제성 및 시공성을 저하시키므로, 모듈화된 선조립 횡보강 상세 개발로 인건비와 재료비, 공정을 단축시켜 시공성 및 경제성 향상하고자 함.
- 개발 상세의 압축 및 인장변형성능을 검증하기 위하여 벽체 경계요소 모사 주기 반복하중 실험을 수행하고, 특수전단벽의 상세와의 비교검증으로 개발 상세의 실효성을 검증하고자 함.
- 개발한 경계요소 상세를 실물 크기의 RC 벽체에 적용하여 반복 횡하중을 실험을 수행하고, 철근비, 축력비, 횡보강 영역 등의 다양한 변수를 통하여 중간 내진 벽체의 연성능력을 검증함.
- 향상된 상세를 적용한 연결보에 대한 실험을 통하여 개발 상세를 적용한 연결보의 회전각 성능을 검증함.
- 실험적 연구를 토대로 유한요소해석 및 비선형동적해석을 수행하여 실제 구조설계 시 성능기반 내진설계에서 활용할 수 있도록 벽체 및 연결보의 모델링 설계값을 개발할 것임.
- Mock-up 제작을 통해 시공성 및 경제성 향상 정도를 정량적으로 평가하고, 개발 시스템에 대한 이해를 도울 수 있도록 할 것임.

● 시공성 향상 : 중연성도 내진 벽체 시스템을 통하여 현행 구조기준에 명시된 특수철근콘크리트 구조벽체와 연결보의 복잡한 배근 상세보다 간단하고 모듈화된 경계요소 횡보강 상세 및 연결보 상세를 개발하고 현장조립뿐만 아니라 부재단위 선조립 공법에도 활용
● 경제성 향상 : 부재 단위가 아닌 철근 현장조립 단계에서의 부분 선조립을 통한 공정 감소 및 필요 인력 감소, 물량 감소를 통해 경제성을 확보
● 안전성 확보 : 내력벽 단부 횡보강 상세에 의한 품질확보를 통해 위험으로부터 안전 확보
● 기술의 보급 및 표준화 : 안정성과 경제성을 보장할 수 있는 지진력저항시스템과 표준 상세를 개발하고, 설계방법과 지침을 개발하여 기술을 보급

과재현황의 상세내용은
PC 또는 태블릿 화면을 통해 확인하실 수 있습니다.

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