벽식구조 아파트에서 T형 벽체의 구조성능 평가 = Structural performance evaluation of T-shaped walls in apartment building

국문 초록 (Abstract)

벽식구조 아파트에는 T형, L형, H형, BOX형 등과 같은 다양한 형태를 가진 벽체가 존재한다. 현행 벽체설계방식은 계산상의 복잡성 때문에 비 정형적인 형태를 고려하지 못하고 장방형벽체(일자형벽체)로 치환하여 설계함으로써 합리적인 설계가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
실제 구조물에서는 서로 강접합되어 있기 때문에 웨브벽체에 대해서 플랜지벽체가 어느 정도의 유효한 거동을 하는 유효폭이 존재하게 된다. 그러나 현행설계 방식은 이러한 유효폭을 고려하지 못함에 따라 웨브벽체의 수직철근이 과다하게 배근되는 비경제적인 설계가 이루어지고 있는 실정이다.
또한, 벽체가 횡하중을 받아 탄성영역을 벗어나 비선형영역에 도달하게 되면 변위 연성도 요구량을 확보하기 위해서는 압축단부에서의 횡구속철근의 배근이 필요하게 된다. 하지만 국내규준에서는 벽체 압축단부에서의 횡구속철근의 배근상세가 제안되어 있지않은 형편이다.
따라서, 본 연구에서는 T형벽체에서 플랜지벽체의 유효폭의 기여도와, 또한 벽체의 적정한 압축단부에서의 횡구속 영역을 파악하여 이를 바탕으로 이형벽체의 배근상세를 제안하고자 한다.

이상의 모든 내용을 본 논문에서는 총 5개 장으로 구분하여 정리하였다.
제 1장은 서론, 제 2장은 이형벽체 실험, 제 3장은 실험결과 및 분석, 제 4장은 T형벽체의 배근상세 제안, 그리고 제 5장은 결론으로 나누어 기술하였다.

각 장에 기록된 내용을 간단히 정리하면 다음과 같다.

제 1장에서는 연구의 배경 및 목적과 그에 대한 기존연구에 대하여 기술하였다.

제 2장에서는 실험체 계획, 실험체 제작, 실험체 설치, 계획된 실험에 관한 전반적인 사항에 대하여 기술하였다.

제 3장에서는 실험을 통하여 얻어진 파괴양상, 하중-변위관계, 강도, 변형능력, 에너지 소산능력등의 결과를 비교, 분석하였다.

제 4장에서는 압축단부에서의 횡구속영역에 관하여 이론적 고찰을 통하여 T형벽체의 배근상세를 제안하였다.

이상과 같은 연구를 통하여 얻은 결론을 제 5장에 기술하였으며, 그 내용은 다음과 같다.

1) 현행설계방식에 의한 T형벽체인 TWC실험체의 경우, 기준실험체인 장방형의 IW실험체에 비하여 정가력시 최대강도가 32.7%높게 나타났다. 따라서 현행 T형벽체 설계방식은 과배근되고 있음을 알 수 있었다.

2) 플랜지벽체의 유효폭의 효과를 고려하여 웨브벽체의 수직철근을 절감시킨 TWO-a실험체의 경우, 정가력시 IW실험체보다 11.47%증가한 것으로 나타났다. 따라서 플랜지벽체의 유효폭을 고려하여 설계시 웨브벽체의 수직철근량을 절감할 수 있을 것으로 판단된다.

3) 실험결과와 내력식 분석에서 T형 벽체의 플랜지 벽체에서의 유효폭을 벽체 높이의 약 25%에 해당하는 폭만큼 적용하여 계산하여도 안전측으로 평가하는 것으로 나타났다. 따라서 웨브벽체 설계시 수직철근량을 절감할 수 있을 것으로 판단된다.

4) 벽체의 압축단부에서의 횡구속 영역을 각각 15%, 25%, 35%로 변화시켰을 경우, 횡구속 영역이 증가할수록 정가력시 최대강도가 증가한 것으로 나타났으며, 부가력시에는 횡구속 영역이 넓어질수록 강도가 감소하는 것으로 나타나 배근상세 제안시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다.

5) 현행 벽체 계산식에서 콘크리트의 최대압축변형율을 0.003으로 가정한 것은 콘크리트 횡구속을 실시할 경우 안전측인 것으로 나타났다.

6) 횡구속 콘크리트의 구속계수는 1.46에서 1.62로 나타났으며, 이를 제안된 각 이론식에 적용할 경우 실험을 통하여 얻어진 값과 잘 대응하는 것으로 나타났다.
또한, 횡구속영역의 경우 횡구속 콘크리트의 구속계수를 고려하여 분석한 결과 벽체길이의 약 25%～35%의 범위가 적정한 것을 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In apartment buildings, there are irregular walls with as T, L, H and Box shapes.
Current wall design method doesn't consider irregular shape by simplifying irregular walls as rectangular walls due to complication in calculation, Therefore the walls are designed ineffectively.
In real structures, as web and flange walls are connected rigidly to each other, only certain portion of flange walls effectively resist lateral force.
But the current wall design methods don't consider effective flange width, resulting excessive reinforcement in web walls.

Also if a wall undergoes inelastic range, it is necessary to confine the compressive boundary to obtain ductility demand.
However, the domestic design codes don't have confinement detail at compressive boundary.
Thus, this study investigate the contribution of effective flange width of T-shaped walls and propose the confinement details at compressive boundary of walls.

This thesis consists of 5 chapters.
Chapter 1 introduces the background of this study and chapter 2 shows the experiment of irregular walls. In Chapter 3 the experimental results are analyzed, The reinforcement details of irregular wall are proposed in chapter 4. And finally conclusions are drawn in chapter 5.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 기존연구 3
• 1.2.1 플랜지 유효폭에 관한 각국 규준 고찰 3
• 1.2.2 횡구속 철근의 배근에 관한 문헌연구 10
• 제 2 장 이형벽체 실험 11
• 2.1 일반사항 11
• 2.2 실험체 계획 및 제작 11
• 2.2.1 대상건물 및 실험체 계획 11
• 2.2.2 실험체 형상 및 배근상세 15
• 2.2.3 실험체 제작 21
• 2.2.4 재료시험 21
• 2.3 실험체 설치 및 자료습득 방법 24
• 2.3.1 실험체 설치 24
• 2.3.2 자료습득방법 25
• 2.3.3 가력 및 변위이력 25
• 제 3 장 실험 결과 및 분석 29
• 3.1 균열 및 파괴상황 29
• 3.1.1 IW 실험체 30
• 3.1.2 TWC 실험체 32
• 3.1.3 TW0-a 실험체 34
• 3.1.4 TW0-b 실험체 36
• 3.1.5 TW0-c 실험체 38
• 3.2 하중-변위 곡선 40
• 3.2.1 항복하중의 결정 40
• 3.2.2 각 실험체의 하중-변위곡선 42
• 3.3 실험결과 분석 45
• 3.3.1 웨브벽체의 수직철근비 절감에 따른 결과분석 45
• 3.3.2 웨브벽체의 횡구속영역의 변화에 따른 결과분석 57
• 제 4장 T형벽체의 배근상세 제안 63
• 4.1 일반사항 63
• 4.2 아파트 벽체에 작용하는 축력분포 63
• 4.3 벽체에서의 압축영역 65
• 4.3.1 벽체의 압축영역의 길이의 비(c/L) 65
• 4.4 배근상세 제안 75
• 제 5장 결 론 77
• 5.1 결론 77