Reversed Lateral Load Tests on RC Frames Retrofitted with BRB and FRP

In piloti-type low-rise RC residential buildings, severe damages have been usually concentrated at piloti stories under the earthquake. In this study, a piloti story was retrofitted by installation of buckling-restrained braces (BRB's) to increase strength and stiffness of piloti story and by application of fiber reinforced polymer (FRP) sheet on columns to avoid the brittle shear and axial failure of columns. To verify this retrofit performance, reversed cyclic lateral load tests were performed on 1:5 scale bare and retrofitted frames. The test results showed that yield strength (43.2 kN) appeared to be significantly larger than design value (30 kN) due to the increase of strength in the compression side, but the stiffness value (11.6 kN/mm) turned out to be approximately one-half of the design value (24.2 kN/mm). The reasons for this difference in stiffness were due to slippage at joint between the frame and the BRB's, displacement and rotation at footing. The energy absorption capacity of the retrofitted frame was 7.5 times larger than that of the bare frame. The change of the number of load cells under the footing from 2 to 1 reduced lateral stiffness from 11.6 kN/mm to 6 kN/mm, which was only three times larger than that of the bare frame (2.1 kN/mm).

좌굴방지가새와 FRP로 보강된 RC골조의 반복 횡하중 실험

필로티형 저층 RC 집합주택에서는 지진 발생 시 필로티층에 손상이 집중된다. 따라서, 이 연구에서는 필로티층의 비틀림과 X, Y방향의 강도와 강성을 증가시키기 위해 좌굴방지가새를 설치함과 동시에, 과도한 변형과 축력의 변동이 발생하는 외부기둥의 연성과 축성능, 전단 성능을 증가시키기 위해 외부기둥을 FRP로 보강하였다. 이와 같은 보강 효과를 실험적으로 검증하기 위해 순수 골조와 FRP와 좌굴방지가새로 보강된 골조에 대한 반복 횡하중 실험을 수행하였다. 실험 결과 항복강도(43.2 kN)는 설계항복강도(30 kN)와 압축부의 강도 증가 때문에 차이가 나타났고, 강성(11.6 kN/mm)은 설계강성(24.2 kN/mm)에 비하여 절반의 값을 가졌다. 이러한 강성의 차이는 골조와 가새의 접합부 사이의 미끄러짐과 기초의 회전 및 횡변위가 원인으로 나타났다. 보강된 골조의 에너지 흡수 능력은 순수 골조에 비해 7.5배 향상되었다. 기초당 설치된 로드셀의 개수를 2개에서 1개로 변화시키면, 횡강성이 11.6 kN/mm에서 6 kN/mm로 줄어 들었고, 이것은 단지 순수 골조의 강성에 3배에 지나지 않는다(2.1 kN/mm).