DOI QR코드

DOI QR Code

Analysis of Lateral Retrofitting Effect by FRP and BRB for Beam-column Element Joint of Low-Rise Piloti Buildings

FRP시트와 비좌굴가새를 적용한 저층 필로티 구조물의 보-기둥 연결부 거동 해석에 관한 연구

  • 김민숙 (경희대학교 건축공학과 대학원) ;
  • 윤소희 (경희대학교 건축공학과 대학원) ;
  • 이영학 (경희대학교 건축공학과) ;
  • 김희철 (경희대학교 건축공학과)
  • Published : 2009.04.30

Abstract

The experiment was carried out to investigate lateral retrofitting effects by FRP and BRB (Buckling-Restrained Brace) for beam-column elements. These results were utilized to establish an analytical model using commercial nonlinear analysis software, PERFORM3D. Concrete and steel analytical models previously proposed by several scholars were adopted for this analytical study. A proposed analysis model showed reasonable accuracy compared with the test results on the beam-column elements strengthened FRP sheets and BRB, as well as with the non-strengthened element subjected to lateral cyclic loadings. Subsequently, the proposed modeling technique for nonlinear analysis would be helpful for preliminary analyses for retrofitting structures, by enabling engineers to estimate the improved capacity of retrofitted structural elements before performing construction.

본 연구는 반복 횡하중 하에서의 기둥부재와 보-기둥 연결부에 대한 구조 성능 확인을 위하여 기 수행된 실험을 토대로 해석모델을 수립하고 사용 프로그램의 유용성과 실용성을 평가하는 것을 목적으로 하였다. 기존 연구자들에 의해 제안된 콘크리트와 철근의 이력 모델을 비선형 해석 프로그램인 PERFORM3D에 적용하여 수행되었다. 결과로서, 반복 횡하중 하의 비보강 보-기둥 연결부재의 해석과 실험결과가 비교적 일치함을 확인하였다. 이로써 입증된 비보강 시험체의 해석 모델에 탄소와 아라미드 섬유시트 그리고 비좌굴 가새를 추가 적용하여 실험결과와 비교.검증하여 내진 성능 보강의 해석모델을 수립하였다. 이는 기존 구조물에 대한 보강에 있어서, 해석을 통한 사전 성능 검토에 활용함으로써 시간과 물질적 측면에서의 경제성 도모에 기여할 것으로 예상된다.

Keywords

References

  1. Computer and Structures Inc: Berkeley, CA, “Nonlinear Analysis and Performance Assessment for 3D Structures”, 2006
  2. 유연종, “섬유시트와 비좌굴가새로 보강한 보-기둥 시험체의 성능평가를 위한 실험적 연구,” 석사학위논문, 경희대학교, 2009, 42pp
  3. 이 진,이기학,정미루,“내진성능에 대한 채널형강으로 보강된 비좌굴 knee bracing system의 실험적 평가,” 대한건축학회 학술발표대회 논문집, 대한건축학회, 제28권, 1호, 2008, pp. 285-288
  4. Sheikh, S. A. and Uzumeri, S. M., “Strength and Ductility of Tied Concrete Columns,” Journal of Structural Division, ASCE, Vol. 106, No. 5, 1980, pp.1079-1102
  5. Kent, D. C. and Park, R., “Flextural members with confined concrete” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 97, No. 7, 1971, pp. 1969-1990
  6. Mander, M., J., Priestley, M. J. N., and Park. R., “Theoretical Stress Strain Model for Confined Concrete,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 114, No. 8, 1988, pp. 1804-1826 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1988)114:8(1804)
  7. Belarbi, A., and Hsu, T. T. C., “Constitutive Laws of Concrete in Tension and Reinforcing Bars Stiffened By Concrete,” ACI Structural Journal, Vol. 91, No. 4, 1994, pp. 465-474
  8. Mansour M. and Hsu, T. T. C., “Cyclic Stress Strain Curves of Concrete and Steel Bars in Membrane Elements,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 127, No. 12, 2001, pp.1402-1411 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2001)127:12(1402)
  9. ACI Committe 440. 2R-02, “Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures” American Concrete Institute, 1999
  10. Sheikh, S. A. and Khoury, S. S., “A Performance-Based Approach for the Design of Confining in Tie Columns,” ACI Structural Journal, Vol. 94, 1997, pp.421-431
  11. Teng, J. G., and Chen, J. F, “FRP: Strengthened RC Structures, John Wiley and Sons, 2002, 266pp
  12. Walter, M. R., George, W., “Reinforced Concrete Beams under Repeated Loads,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 95, No. 6, 1969, pp.1189-1211
  13. 차지화,이재홍,이기학,“CFRP로 보강된 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 해석,” 대한건축학회, 제22권, 9호, 2006, pp.43-50
  14. AISC, “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings,” Ch.16, 2005.b04KFH
  15. Filippou, F. C. and Issa, A., “Nonlinear Analysis of Feinforced Concrete Frames under Cyclic Load Reversals,” Earthquake Engineering Research Center College of Engineering, Report No. UCB/EERC-99/12, University of California, Berkeley, 1998, 107pp
  16. Scott, M. H., Fenver, G. L, Mckenna, F., and Filippou, F.C., “Software Patterns for Nonlinear Beam-Column Models,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol.34, No. 4, 2008, pp. 562-571 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2008)134:4(562)
  17. 엄태성,박홍근,“에너지 소산능력에 기초한 철근콘크리트 부재의 이력모델,” 한국지진공학회, 제8권, 5호, 2004, pp. 45-54 https://doi.org/10.5000/EESK.2004.8.5.045