Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
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Evaluation of Shear Strength of Unreinforced Masonry Walls Retrofitted by Fiber Reinforced Polymer Sheet

FRP로 보강한 비보강 조적 벽체의 전단강도 산정

  • Bae, Baek-Il (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University) ;
  • Yun, Hyo-Jin (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University) ;
  • Choi, Chang-Sik (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University) ;
  • Choi, Hyun-Ki (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University)
  • Received : 2012.02.03
  • Accepted : 2012.04.12
  • Published : 2012.06.30
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Abstract

Unreinforced masonry buildings represent a significant portion of the existing and historical buildings around the world. Recent earthquakes have shown the need for seismic retrofitting for these types of buildings. Various types of retrofitting materials (i.e., shotcrete, ECC and Fiber Reinforced Polymer sheets (FRPs)) for unreinforced masonry buildings (URM) have been developed. Engineers prefer to use FRPs, because these materials enhance the shear strength of the wall without expansion of wall sectional area and adding weight to the total structure. However, the complexity of the mechanical behavior of the masonry wall and the lack of experimental data from walls retrofitted by FRPs may cause problems for engineers to determine an appropriate retrofitting level. This paper investigate in-plane behavior of URM and retrofitted masonry walls using two different types of FRP materials to determine and provide information for the retrofitting effect of FRPs on masonry shear walls. Specimens were designed to idealize the wall of a low-rise apartment which was built in 1970s in Korea with no seismic reinforcements with an aspect ratio of 1. Retrofitting materials were carbon FRP and Hybrid sheets which have different elastic modulus and ultimate strain capacities. Consequently, this study evaluated the structural capacity of masonry shear walls and the retrofitting effect of an FRP sheet for in-plane behavior. Also, the results were compared to the results obtained from the evaluation method for a reinforced concrete beam retrofitted with FRPs.

비보강 조적조 건축물은 전세계적으로 기존의 건물 및 역사 건축물의 많은 부분을 차지하고 있다. 특히, 최근 지진이 전세계적으로 빈번하게 나타남에 따라 비보강 조적조 구조물에 대한 내진 보강 대책이 요구되고 있다. 현재 비보강 조적조의 보강방법으로는 숏크리트, ECC jacketing, FRPs(fiber reinforced polymer sheet) 등이 개발되어 사용되고 있다. 특히 많은 엔지니어들이 FRPs를 사용한 보강방법을 채택하는 경향이 보이는데 이는 숏크리트나 ECC jacketing과는 달리 벽체의 두께 확장에 따른 구조물 자중 증가 문제없이 비보강 조적조의 전단강도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 그러나 비보강 조적 벽체의 복잡한 역학적 거동과 FRPs를 사용한 실험 데이터의 부족은 아직까지도 적절한 보강량을 산정하는데 어려움을 주고 있다. 이 연구는 비보강 조적조의 면내 거동을 확인하고 두 가지의 다른 특징을 가진 FRPs를 사용한 보강 효과에 대한 정보를 주기 위해 수행되었다. 실험체는 1970년대 한국에서 빈번하게 지어진 저층형 연립주택의 내벽을 대상으로 하고 있으며 별도의 내진 설계는 되어있지 않은 상태이다. 실험체의 형상비는 실제 상황을 반영하기 위해 1에 가깝게 설정되어 있다. 보강 재료로는 탄소섬유보강 시트와 하이브리드 시트를 사용하였으며 이들은 각각 다른 극한 강도와 탄성계수 및 극한 변형률을 보유하고 있다. 연구 결과 비보강 조적 벽체의 면내 전단력 저항 성능을 확인하였으며 FRPs가 사용된 내진 보강 방안의 특성을 분석할 수 있었다. 또한 FRPs를 사용한 보의 전단보강 방법에 착안하여 비보강 조적조에 대한 FRPs의 보강 설계안을 도출할 수 있었다.

Keywords

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