Evaluation of Stress-strain Relationship by Diagonal Tension of Masonry Assemblages

537 This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/ by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 1. 서 론 1) 전통적인 설계방식에서 구조재로서의 조적벽체는 주로 중력방향 하중을 지탱하는 압축재로서의 역할만 고려되어 왔고, 칸막이벽 등의 비내력 요소의 경우 구조적 역할은 무 시된다. 두 경우 모두 조적요소의 압축강도와 비중 등의 간 단한 물리적 성질만으로 설계의 요구조건을 충족시킬 수 있 었다. 하지만 최근의 빈번해지는 지진활동에 따라 그 중요성 이 더욱 주목받고 있는 내진설계의 개념을 이해, 발전시키고 기존 구조물의 합리적인 내진성능평가를 위해서는 조적요 소에 관한 보다 많은 정보가 요구되고 있다. 즉, 하중-변형, 소성 능력 등의 내진성능을 파악하기 위해서는 벽돌과 모르 타르의 압축강도뿐만 아니라 조적요소의 압축강도, 전단강 도, 인장강도 및 사인장강도 등의 역학적 특성이 평가되어야 한다. 이에 따라 국내 및 국외 기준에서는 벽돌 및 조적요소 의 역학적 특성을 평가하여 제시하고 있다. 이들 기준은 최근 더욱 다양해지고 있는 현장의 요구를 모 *Corresponding author E-mail : yongjei@gmail.com Received January 21, 2019, Revised April 03, 2019, Accepted April 04, 2019 ⓒ2019 by Korea Concrete Institute 두 충족시키기에는 부족한 면이 있는 것이 사실이다. 예를 들어 KBC(AIK 2016)의 경우 조적요소의 압축강도, 사인장 강도 등에 대한 평가식이 없다. KS F 4004(KAST 2013)에는 모르타르 압축강도의 제한 값만 규정하고 있어 내진설계 및 내진성능평가를 위한 자료로 사용하기에는 부족하다. IBC (IBC 2009), ACI-530(ACI 2013), UBC(UBC 1997), ASTM E 447(ASTM 1997)을 비롯한 국외 기준에서는 프리즘 탄성계 수를 프리즘강도의 함수로 제시하고 있으나 그 값이 최대 30 % 이상 편차를 보이고 있다. 또한, 국내 생산되는 재료들을 이용한 비교연구(Lee 2004)에 의하면 그 값이 2배가량 과대 평가되고 있는 것으로 의심된다. 그나마 사인장 전단에 관한 국내 기준은 마련되지 않고 있고, 국외 또한 FEMA 306(1999) 을 제외하고는 찾기 힘들다. 재료 특성과 시공성 등에 민감 하게 영향을 받는, 무엇보다도 사인장력에 관한 국외 기준을 그대로 국내에 적용하기에는 벽돌 및 모르타르의 기본 물성 치의 차이로 인해 무리가 있음을 여러 연구자가 실증해 왔으 며, 따라서 국내 적용성 검토에 관한 연구도 이루어져 왔다 (Kim et al. 2001; Lee and Yu 2001). 아울러 국내 생산되는 벽 돌의 물성과 시공성까지 고려하여 조적벽의 파괴모드를 모 델링하기 위한 노력이 진행되어 왔다(Yu and Kwon 2011; Yu et al. 2015). 하지만 조적조 건물에 지진력과 같은 동적하중 Journal of the Korea Concrete Institute Vol. 31, No. 6, pp. 537~544, December, 2019 https://doi.org/10.4334/JKCI.2019.31.6.537 pISSN 1229-5515 eISSN 2234-2842 www.jkci.or.kr 조적요소의 사인장 응력-변형률 관계 평가 양근혁 1) ‧ 이용제 2)* ‧ 황용하 3) 1) 경기대학교 건축공학과 정교수 2) 경기대학교 건축공학과 연구교수 3) 경기대학교 일반대학원 건축공학과 박사과정 Evaluation of Stress-strain Relationship by Diagonal Tension of Masonry Assemblages Keun-Hyeok Yang, 1) Yongjei Lee, 2)* and Yong-Ha Hwang 3) 1) Professor, Department of Architectural Engineering, Kyonggi University, Suwon 16227, Rep. of Korea 2) Research Professor, Department of Architectural Engineering, Kyonggi University, Suwon 16227, Rep. of Korea 3) Graduate Student, Department of Architectural Engineering, Kyonggi University, Graduate School, Suwon 16227, Rep. of Korea ABSTRACT Diagonal shear stress-strain relationship at masonry assemblage was experimentally evaluated and generalized on the basis of test results. The main parameter investigated was the compressive strength of the masonry prism. The shear stress-strain curve of masonry assemblage was in proportion to the compressive strength of masonry element, as well as the shear modulus of elasticity, whereas the strain at the maximum strength of the masonry assemblage was in inverse proportion to the strength. Specimens showed diagonal tension failure or combined failure modes as expected for masonry assemblage with higher mortar strength than brick strength. The proposed model exhibited reasonable agreement with test results; as a result, it has a great potential for application as fundamental reference for nonlinear finite element analysis to assess structural performance of masonry walls. Keywords : diagonal shear, masonry element, shear strain, stress-strain model

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