용접접합부를 가진 강골조 구조의 내진보강용 GFRP 내력패널 설계 및 성능평가
Design and Performance Evaluation of Seismic Reinforced GFRP Infill Panels for Welding Connected Steel Frame
- 주제(키워드) 도움말 복합재료 , GFRP , 내력패널 , 내력벽체 설계 , 강골조구조물 , 용접접합부 , Composite Material , GFRP , Masonry wall , Infill Panel Design of Infill Panel , Steel Frame , Welding Connection
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 鄭雨泳
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 토목공학과
- 원문페이지 Ⅹ, 130 p.
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000006470
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 연구는 최근 세계적인 이상기후에 의하여 빈번히 발생하는 지진재해에 의한 주요시설물 피해저감 및 신속복구에 대한 복합재료 적용에 관한 연구이다. 최근에 발생된 지진의 경우, 1차 지진에 의한 시설물 피해가 발생하고 이후 강력한 규모 의 2차, 3차 여진이 지속적으로 발생하고 있다. 이에 대응하기 위하여 국외에서는 병원, 방송국 등과 같은 주요시설물의 초기 지진피해에 의한 피해와 손상을 응급 복구하고 향후 2차 여진 및 관련 시설물에 대한 항구적인 보강대책을 제공할 수 있는 내진안전성 개선연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 건설재료인 콘크리 트와 강재의 경우 실제 지진재해 발생 시 기존시설물의 손상에 따른 응급복구용 재료로써 구조체 제작 및 시공에 다소 애로사항이 많다는 점을 착안, 저 중량 고 강도 및 시공이 상대적으로 용이한 복합재료를 이용하여 응급복구용 구조체로 제 작하여 활용하는 방안을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 긴급복구용 내력패널의 경우, 기존 콘크리트 또는 강 프레 임 구조물 내 지진에 의한 벽체손상 피해 시 이들 손상된 벽체(조적조 또는 콘크 리트 벽체)를 제거한 후 사전 제작된 GFRP내력벽체를 적용, 대체 횡적 보강구조 체로 신속 시공함으로써 향후 피해저감 및 응급복구용으로 그 효율성을 극대화하고 예방하는 내진보강체를 개발하고자 한다. 이를 통하여 복합재료에 대한 기본 지식 및 이론을 조사하고, 국내에 사용되는 강골조 구조물의 접합부에 대한 해석 적 성능평가 및 국내에서 가장 많이 사용되는 용접접합부를 가진 강골조 구조에 적용할 수 있는 내력패널의 설계 절차를 연구하였으며 및 2가지형태(GFRP 강성 내력패널, 단부보강 GFRP 강성내력패널)의 내력패널을 설계, 제작하였다. 실험을 통하여 내력패널의 성능 및 적용성을 검증한 결과, 2가지형태 패널모두 설계시 목 표한 강도에 도달하였으며, 강성의 경우 무보강 Steel Frame애 비하여 GFRP 강 성내력패널보강 Steel Frame은 2.93배, 단부보강 GFRP 강성 내력패널이 보강된 Steel Frame은 2.52배 향상되었다. 전체 에너지소산능력에서는 두 패널모두 소산 능력의 55%정도에 기여한 결과를 도출하였다.
more초록/요약
This is the study of applying composite materials for damage reduction and quick recovery of major facilities in the frequently occurring earthquake disaster. In the case of recent earthquakes, the primary seismic raises damaged facilities, and the secondary and tertiary aftershocks continue in strong scale. To cope with these situations, foreign nations conducts improvement research of seismic safety to provide repair and reinforcement for secondary aftershocks and related facilities and quickly repair the initial damage of main facilities such as hospitals and stations caused by the earthquake in future. This study focused that there are many difficulties in structure fabrication and construction in the case of concrete and steel, which are existing construction materials, as a material for emergency repair for damaged facilities, thus, proposed the utilization of structures made for crash recovery by using composite materials, which are relatively easy for construction and have high strength and low weight. In the case of 2 Infill panels which are suggested in this study, we attempt to develop the seismic method which prevents and maximize the efficiency for damage reductions and emergency repairs in the future, by using alternate transverse reinforcement structures with pre-fabricated GFRP Stiffness Infill panels after removing the damaged wall(masonry or concrete walls). We investigated the basic knowledge and theory about composite materials, conducted analytical performance evaluations for the copula of steel frame structures used in domestic, and through this, we developed the panel design process which can be applied to the most used steel framing structures with weld joints and also developed 2 forms(GFRP Stiffness Infill panels and end-reinforced GFRP Stiffness Infill panels). The performance and applicability of Infill panels were verified through experiments.
more목차
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구배경 1
2. 선행연구 조사 및 분석 5
3. 연구목표 및 내용 6
Ⅱ. FRP Composite Materials 8
1. Fiber Reinforced Polymer 8
2. 복합재료 적층이론 14
3. GFRP복합재료 재료 물성치 19
Ⅲ. Steel Frame 및 접합부의 성능평가 27
1. Steel Frame 형상 27
2. Beam-Column 용접접합부 성능평가 28
3. Steel Frame의 성능평가 33
Ⅳ 내력패널의 설계 42
1. 내력패널 설계 기본개념 및 설계절차 42
2. GFRP Orientation 설계(적층) 62
3. GFRP 강성내력패널의 설계 67
4. 단부보강 GFRP 강성내력패널의 설계 75
5. 내력패널의 제작 81
Ⅴ. 내력패널의 실험적 연구 92
1. Test Specimen 92
2. GFRP 강성내력패널 실험결과 (GSF) 94
3. 단부보강 GFRP 강성내력패널 실험결과 (RGSF) 100
4. 성능평가 및 분석 106
Ⅵ. 결 론 115
참 고 문 헌 117
부록 A. 국내 건축강구조 표접접합부의 해석적 평가 120
