외부접합공법

국내 최초(접합공법) 한국지진공학회 기술인증 기업 (주)태평이엔이 회사소개

외부접합공법

외부접합공법은 골조의 변형평면 외부(즉, 건물의 외부쪽)에서 공장제작된 일체형의 강재보강구조물을 기둥과 보의 측면에 후설치 앵커로 부착하여 지진력에 대한 저항성능을 향상시키는 공법이다. 보강단면은 내부접합의 경우와 유사하게 H형강과 기존구조물과의 접합을 위한 플레이트, 그리고 접합플레이트와 H형강을 연결하는 리브플레이트로 구성되어 있으며 기둥-보 접합부 부위의 강도 및 강성을 증가시키기 위해 앵글형상의 플레이트와 삼각형 플레이트가 사용된다. 일체형으로 제작된 보강 구조물의 형상, 보강후의 형상을 나타낸다.

외부접합공법
외부접합공법의 접합방법
외부접합공법
보강구조물 형상
외부접합공법
보강구조물 부착후 형상
최종파괴상황
기둥의 전단파괴
하중-변위곡선
횡하중에 따른 강성변화
횡변위에 따른 에너지 소산량
횡하중-기둥의 회전각

결과 분석

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실험체별 성능비교

실험체별 포락곡선의 비교이다. 무보강실험체의 경우 실험체의 최대내력은 정방향이 241.54 kN, 부방향이 218.98 kN을 기록하였으며 하중-변위곡선을 보면 변위각 1.0%서부터 포락곡선의 강성저하가 발생하며 1.8%에서 최대하중에 도달한 후 3.4%까지 최대하중의 80%이상을 유지하였다.
외부접합실험체는 최대하중은 정방향이 595.74 kN, 부방향이 605.24 kN로 무보강실험체 대비 2.5~2.8배의 최대강도를 나타내었으며 보강단면의 영향으로 강성은 증가하였으나 최대하중은 더 큰 변위각에서 도달하며 또한 파괴시의 변위각도 세 실험체중 가장 큰 값을 기록하여 상당히 유연한 구조임을 볼 수 있다

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실험체별 최대강도 및 예측강도
실험체별 최대강도 및 예측강도
구분 실험치 (kN) 강도증가비율 예측치 (kN)
정가력 부가력 정가력 부가력
무보강실험체 241.54 -218.98 - - 251.9
외부접합실험체 595.74 -605.24 247% 276% 487.13
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변위각별 할선강성(kN/mm) 및 무보강실험체 대비 강성증가비율
변위각별 할선강성(kN/mm) 및 무부강실험체 대비 강성증가비율
변위각(%) 무보강실험체 외부접합실험체 외부접합실험체 강성증가비율
0.25 24.95 42.03 1.7
0.50 17.80 36.07 2.0
0.75 15.10 31.33 2.1
1.00 13.45 28.40 2.1
2.00 7.74 18.86 2.4
3.50 4.08 10.65 2.6
4.50 - 8.29 -
7.00 - 3.59 -
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항복변위각, 최대변위각, 누적에너지소산량
항복변위각, 최대변위각, 누적에너지소산량
구 분 무보강실험체 내부접합실험체 외부접합실험체
항복변위각 1.36 % 0.49% 1.5%
최대변위각 3.40 % 4.56% 6.2%
최대변위각/항복변위각 2.5 9.3 4.1
누적에너지소산량(kN-m) 28.36 272.06 176.00
외부접합공법
포락선의 비교
할선강성의 비교

외부접합실험체

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실험체별 성능비교

외부접합실험체의 단면은 H형강, 리브플레이트, 접합플레이트, RC단면으로 구성되고 접합플레이트와 RC단면사이에 앵커로 접합되어 있다. 충분한 수의 앵커가 배치되어 내전단력이 완전히 전달될 경우 합성단면으로 볼 수 있으며, 접합면에서 미끄러짐이 발행할 경우 보강부와 RC단면의 내력의 단순합으로 볼 수 있다. 하지만 기존 실험결과에 의하면 외부에서 접합된 보강단면의 모멘트강도는 RC부분과 보강부 모멘트강도의 단순합과 유사하게 나타났으므로 본 실험에서도 단순합과 실험결과를 비교하였다.

  • [외부접합실험체 단면해석]
  • [외부접합공법 보강구조물 부착후 형상]

실험결과로 나타난 최대강도는 595.74 kN, 부방향이 605.240 kN로 예상치의 1.2배 정도이다. 예상치와 실험값의 오차는
앵커에 의한 합성효과 및 계산에서 고려되지 않은 무수축모르타르에 의한 저항력에 의한 것으로 판단된다.

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