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㈜엠에스에이앤씨 사장 김창재
기술연구소 : 경기도하남시 미사한강로 165, 현대클러스터
한강미사 3차 AA동 503호
콘크리트 구조물의 내진 보강 기술: 구조적 탄력성과 안전성 보장
구조물은 시간이 경과되면서 그 성능이 저하되어 균열,부식,변형,파괴되는 노후화 과정을 거치게된다.
노후도에 따른 정밀안전진단을 거쳐 보수 보강방법을 제시하며 특히 손상의 원인, 보수의 범위와
규모, 환경조건, 안전, 공사기간, 경제성 등을 고려하여야 한다.
이오스건축그룹의 ㈜엠에스에이앤씨 콘크리트구조를 포함한 건축구조물의 내진 보강
기술 전문가로서 우리는 모든 건물의 구조적 복원력과 안전성을 보장하는 것이
얼마나 중요한지 잘 알고 있다.
㈜ 엠에스에이앤씨는 ‘구조물 내진장차 및 이를 이용한 내진설계공법’ ,
‘간격유지용 가이드앵커가 형성된 강판을 이용한 내진보강 구조체 및 그 시공방법’
‘구조물의 긴장력 유지 및 긴장력 손실량 측정이 가능한 정착장치’
‘지진에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼’
‘하이브리드 결합식 탄소섬유시트 보강장치 및 방법’을 포함한 10개의 건축구조보강공법을
자체 개발 및 특허를 보유하고 있다.
특히 기술인증된 Q스마트 내진프레임의 기술은 바람과 지진에 의한 건축물의 진동을 효과적으로
저감할수 있는 공법이다.
내진 보강은 지진 활동, 지반 운동 또는 지진으로 인한 지반 붕괴에 대한
저항력을 높이기 위해 기존 구조물을 수정하는 것이다.
모든 구조물에는 수직하중을 지면에 전달하기 위한 수직하중저항시스템과
수평하중을 수직하중으로 전달하기 위한 수평하중저항시스템의
두 가지 하중저항시스템이 있어야 한다. 지진력은 수평 골조 시스템에 의해
적절하게 수집되어야 하며 수직 측면 저항 시스템으로 적절하게 전달되어야 한다.
이 하중 경로나 하중 전달의 불연속성/불규칙성은 강한 지진이 발생하는 동안
구조적 손상의 주요 원인 중 하나가 될 수 있다.
내진 보강의 선택은 구조물의 수평 및 수직 하중 저항 시스템과 건설에 사용되는 재료 유형에 따라 달라진다.
지진 피해 조사를 통해 도출된 파손 모드, 구조적 거동, 약하고 강한 설계 측면에 대한 이해. 지진 보강은 건물과 사람이 지진파로 인한 피해를 방지할 수 있는 구조적 개선을 포함함으로써 달성된다.
내진보강기술의 유형은 외부포스트텐셔닝, 지진기반격리, 콘크리트전단벽, 강철보강프레임, 보조감쇠, 모멘트저항 강철프레임, 자켓팅, 콘크리트 다이어프램 벽, FRP 복합재 보강공법등이 있다 .
필요한 경우 가닥과 와이어가 있는 포스트 장력 힘줄에 응력을 가할 수 있다.
스트랜드와 와이어가 있는 외부 텐던의 일반적인 응용 분야에는 격벽 사이의
세로 텐던으로 사용되는 교량 건설 프로젝트와 수직 텐던으로 사용되는
콘크리트 및 하이브리드 풍력 타워의 프리스트레싱이 포함된다.
프리스트레싱은 보, 기둥, 보-기둥 접합부와 같은 구조 요소의 용량을 증가시킬 수 있다.
외부 프리스트레싱은 중력/활하중을 위한 구조적 업그레이드에도 사용된다.
기초 절연 기술은 지진에 견딜 수 있는 중층 벽돌(석조 또는 벽돌) 또는
철근 콘크리트 구조물을 만들어 구조물과 거주자를 큰 피해나 부상으로부터
보호할 수 있다. 베이스 아이솔레이터는 장력에 대처하는 능력이 제한되어 있어
높은 건물과 같은 모든 유형의 구조물에 적합하지 않다.
즉, 높은 건물이 지진 중에 뒤집히거나 넘어질 수 있다는 의미다.
면진은 흔들리는 지면에서 건물 구조를 실질적으로 분리하여
건물의 무결성을 보호하고 내진 성능을 향상시키는 건물의 구조 요소 모음이다.
지진진동제어의 일종인 지진공학기술은 신축건물과 기존 구조물의 내진개량에
모두 적용 가능하다.
전단벽은 횡력에 저항하기 위해 사용되는 구조 부재이다.
굴곡 변형이 더 큰 얇은 벽의 경우 전단벽은 캔틸레버 작용으로 인한 하중에 저항합니다.
이는 수평력 저항 시스템의 수직 요소입니다.
횡방향 지진하중과 중력하중이 일관된 전단벽에 의해 전달되도록 설계되었습니다.
전단벽 시스템은 중~고층 건물에 널리 사용되는 가장 일반적이고 효과적인 횡하중 저항
시스템 중 하나입니다.
이는 건물의 횡하중 저항 시스템으로 널리 사용됩니다.
표준 교량 또는 지붕 트러스는 중력에 의해 수직으로 하중을 받고 수평으로
뻗어 있는 반면, 버팀 프레임은 지진 관성 하중에 의해 주로 수평으로 하중을 받고
수직 캔틸레버 역할을 합니다. 트러스 안정성의 원천은 부재의 축력 발생을 통해
구조적 하중에 저항하는 구조 단위인 삼각형의 기본 단위를 기반으로 합니다.
보조 댐퍼는 운동 에너지를 흡수하여 열로 변환하여 지면에 단단히 부착된
구조물의 공진 효과를 감쇠시킵니다.
구조에 에너지 소산 용량을 추가하는 것 외에도 보조 감쇠는 구조 내의 변위 및
가속 요구를 줄일 수 있습니다.
이 장치는 기본적인 물리적 원리에 따라 구조물의 움직임에 단순히 반응하고
이를 줄이는 데 도움을 줍니다. 따라서 움직이는 질량은 구조에
이미 내재된 감쇠를 보완합니다.
모멘트 저항 프레임은 보와 기둥의 직선 조립체이며, 보가 기둥에
견고하게 연결되어 있습니다.
횡력에 대한 저항은 주로 견고한 프레임 동작, 즉 프레임 부재와 조인트의
굽힘 모멘트와 전단력의 발생에 의해 제공됩니다.
재킷팅(Jacketing)은 구조를 개조하고 강화하는 방법으로 구조 설계 수정 후
베어링 하중 용량을 늘리거나 구조 부재의 파손으로 인해 구조 설계 무결성을
복원하는 데 사용됩니다. 이 기술은 벽, 기둥, 보 측면 및 바닥과 같은
기타 조합과 같은 수직 표면에 사용됩니다. 기존 기둥 주위에 종방향 및 횡방향 철근이
추가된 콘크리트로 구성됩니다. 재킷팅(Jacketing)은 기존 구조 부재의 일부를
적절한 재료를 사용하여 케이스에 넣어 원래 크기로 복원하거나 크기를 늘리는
프로세스입니다. 숏크리트 또는 현장 타설 콘크리트가 배치된 손상된 부분 주위에
강철 보강 케이지 또는 복합 재료 랩을 구성할 수 있습니다.
다이어프램을 사용하면 벽이나 프레임이 측면 힘에 저항하는 그룹으로
작동할 수 있습니다. 측면 힘에 저항하는 수직 구조 요소는 서로 연결되지 않으면
단독으로 기능하려고 하다가 혼란스러워질 것입니다. 평면 외 저항 용량으로 인해
벽, 모멘트 저항 프레임 및 버팀 프레임의 경우 수직 요소가 안정화 효과를
다른 요소에 전달할 수 있는 것은 다이어프램을 통해서만 가능합니다.
최근에는 다양한 개조 방법 중에서 FRP 재료를 사용한 내진 개조가 주목할만한
수용을 얻고 있는 것으로 밝혀졌습니다. FRP 재료를 이용한 보강은 현재 내진
보강 방법으로 광범위하게 사용되고 있으며 기술적으로 건전하고 비용 효율적인
수리 기술입니다. FRP 복합재 FRP 시스템은 전단, 굴곡, 압축 시 부재의 구조적 능력을
강화하고 폭발 완화를 돕고 지진 하중을 업그레이드하며 기존 균열의 확산을
제어하는 데 사용됩니다.
Q스마트댐퍼는 이오스건축그룹의 ㈜ 엠에스에이앤씨 구조보강사업부에서
독자적 개발한 내진보강공법이다. 5년여의 연구를 통해 10여개의 특허를 획득하여
공법의 검증을 완료하였다.
고감쇠고무 감쇠장치와 강재슬릿 감쇠장치가 결합된 복합 감쇠장치로
철골프레임을 결합한 내진보강공법이다. 하이브리드 감쇠장치는 고감쇠고무
감쇠장치와 강재슬릿 감쇠장치가 병렬로 연결되어 있기 때문에 항복이
발생하기 전에는 고감쇠고무 감쇠장치에 의해 감쇠력을 증진시키고 강재의 항복이후 강재슬릿의 에너지 소산작용으로 다양한 진동원에 대해 주구조체가
부담하는 하중을 저감시킨다. 또한 기존구조체에 내진 프레임을 접합하여
내력과 강성을 확보한다.