TRM으로 보강한 손상된 철근콘크리트 벽체의 실험적 내진성능평가 :Experimental Investigation on Seismic Performance of Damaged RC Walls Retrofitted by Textile Reinforced Mortars

하종훈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 하종훈 (계명대학교, 계명대학교 대학원)

지도교수: 김승직

발행연도: 2022

저작권: 계명대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

TRM으로 보강한 손상된 철근콘크리트 벽체의 실험적 내진성능평가

하종훈 건축학과 2022.01 학위논문

2020

TRM을 이용한 손상된 RC벽체의 보수 및 보강에 대한 실험평가

하종훈 , 문교영 , 김승직 대한건축학회연합논문집 2020.01 학술저널

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2017년 발생한 포항지진으로 인해 다수의 구조물에서 피해가 발견되었으며, 그 중 일부 RC 벽식 아파트에서 큰 균열 및 손상이 발견되었다. RC 벽식 아파트는 다가구가 거주하는 구조물로서 손상 발생 시 빠른 구조성능회복과 성능 증진의 필요성이 높다. 하지만 피해 부위가 상당한 경우, 구조성능을 회복시키는 데에 막대한 비용과 상당한 시간이 필요하다. 따라서 피해 부위를 고려하여 적절한 보강공법이 필요하다. 일반적으로 손상된 구조물의 보강은 부재의 내력을 증가하고 연성능력을 향상시킬 수 있는 직물섬유를 이용한 FRP 보강공법을 사용하고 있다. 하지만 FRP 보강공법은 에폭시를 이용하기 때문에 일정 온도 이상에서 부착 강도 저하, 습윤 환경에서의 사용불가와 같은 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하고자 최근에는 직물 형태로 짜인 FRP 보강재와 시멘트 모르타르로 구성된 TRM 보강공법이 개발되었다. 하지만 부재와 모르타르 사이 및 섬유와 모르타르 사이에서 박리가 발생하여 섬유의 보강성능이 온전히 발휘될 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 손상된 RC 벽체에 대하여 손상 전 구조성능을 회복함과 동시에 연성능력을 향상시키기 위하여, 기존 보수 공법과 더불어 TRM 보강공법을 제시하였다. 또한, 부착성능을 향상시키기 위하여 모르타르 배합법과 정착방법을 개선하였다. 개발한 TRM 보강공법의 성능을 검증하기 위하여 손상된 RC 벽체 실험체를 보수 및 개발 TRM 보강공법을 적용하고 정적반복가력실험을 수행하였다. 보강 전·후 실험체의 연성비, 에너지소산능력 등의 비교-분석을 수행하였다.
실험결과, 보수·보강을 적용한 실험체는 기존 실험체에 비해 높은 층간변위비에서 실험체가 파괴되었으며, 취성파괴가 아닌 연성적인 거동을 나타내었다. 또한, 부재와 모르타르 사이 및 섬유와 모르타르 사이의 부착파괴가 발생하지 않았다. 보수·보강을 진행한 실험체는 기존 실험체와 비교하여 연성비가 증가되었으며, 최대 1.97% 증가되었다. 이는 극한변위는 최대 34.88% 증가되었으나, 항복변위도 최대 43.42% 증가되었기 때문이다. 보수·보강을 진행한 실험체의 전체적인 에너지소산능력은 기존 실험체와 비교하여 모두 증가되었으며, 최대 40.13% 증가되었다. 이는 보수·보강의 영향으로 기존 실험체보다 높은 층간변위비에서 실험이 종료되었기 때문이다.
위의 결과를 고려할 때, 보수 및 개발한 TRM 보강공법은 손상된 RC 벽체의 구조성능을 회복하고 나아가 연성능력 및 에너지소산능력을 향상시키는데 적절한 보수·보강공법이라고 판단된다.

The 2017 Pohang Earthquake damaged numerous structures, including some Reinforced Concrete (RC) wall-type apartments that suffered large cracks and other types of damage. RC-type wall apartments are multi-household structures, for which a fast structural performance recovery and enhancement are highly necessary when damage occurs. However, If the damage to an RC wall-type apartment is substantial, its retrofit will require significant cost and time. Therefore, an appropriate retrofit method that considers the damaged area is necessary. In general, damaged structures are retrofitted using a Fiber-Reinforced Plastic(FRP), which uses textile fibers to enhance the member strength and ductile capacity. However, FRP reinforcements also use epoxy, which is unsuitable for humid environments and results in a weakening bond above a certain temperature. A Textile-Reinforced Mortar(TRM) reinforcement has recently been developed to overcome these constraints, and consists of an FRP reinforcement woven into fabric mixed with cement mortar. However, detachments between the member and cement-based mortar, and between the mesh fabrics and cement-based mortars, can occur, preventing the mesh fabrics from achieving its entire reinforcement potential. Hence, the TRM method along with the existing repair process was presented to restore the structural performance of RC walls to their pre-damage condition and improve their ductile capacity. In addition, mortars mixing and settlement methods were improved to strengthen the adhesion. The developed TRM retrofit method was evaluated through static cyclic loading tests on damaged RC walls strengthened by the TRM. The ductility ratio and the energy dissipation capacity of the retrofitted RC wall specimens and intact RC wall specimens were compared.
The test results show that, after retrofit, the specimens’ ductile behavior rather than a brittle fracture after being destroyed at a higher drift-ratio. In addition, no debonding occurred between the member and cement-based mortars, or between the mesh fabrics and cement-based mortars. The ductility ratio of the retrofitted specimens increased up to a maximum of 1.97% in comparison to the intact specimens. This was attributable to a maximum increase in the ultimate displacement of 34.88% as well as a maximum increase in the yield displacement of 43.42%. The energy dissipation capacity of repaired and retrofitted specimens increased compared to intact specimens by a maximum of 40.13%. This improvement occurred because the drift-ratio increased in the specimens after the repair and retrofit.
Considering the above results, the repair and TRM retrofit methods are considered suitable for restoring the structural performance of a damaged RC wall and improving the ductile behavior and energy dissipation capacity.

#철근콘크리트 벽체 #Textile Reinforced Mortars #정적반복가력실험

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구 범위 및 방법 4
제 2 장 기존 연구 동향 및 TRM 보강공법 6
2.1 국내-외 연구동향 6
2.1.1 국내 연구동향 8
2.1.2 국외 연구동향 14
2.2 TRM 보강 철근콘크리트 벽체 설계 20
제 3 장 실험 계획 및 실험 방법 23
3.1 선행연구 23
3.2 실험체 개요 27
3.3 재료물성 30
3.3.1 콘크리트 30
3.3.2 철근 30
3.3.3 직물섬유 31
3.3.4 모르타르 32
3.3.5 주입식 케미컬 앵커 34
3.4 실험체 보수 및 보강 35
3.5 하중가력계획 및 실험 방법 39
제 4 장 철근콘크리트 벽체 정적반복가력실험 결과 및 분석 42
4.1 개요 42
4.2 균열 및 파괴양상 42
4.2.1 보수 및 TRM 보강 실험체(WDB_R) 42
4.2.2 보수 및 TRM 보강 실험체(PCW_R) 45
4.3 하중-층간변위비 관계 48
4.4 강도 및 강성 52
4.5 연성비 54
4.6 에너지소산능력 56
4.7 변형률 58
4.7.1 수직 변형률 58
4.7.2 수평 변형률 59
4.8 전단변형률 61
4.8.1 보수 및 TRM 보강 실험체(WDB_R) 62
4.8.2 보수 및 TRM 보강 실험체(PCW_R) 63
제 5 장 결론 65
참고문헌 67
부록 70
영문초록 77
국문초록 80

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