A study for the performance evaluation of concrete block assembly wall without using mortar

무모르타르로 건식조립된 콘크리트블록 벽체의 성능평가 연구

Abstract

A recent earthquake on the Korean Peninsula caused much damage to masonry buildings, and research on performance evaluation has been underway. A masonry building is generally constructed using wet construction and is affected by temperature, which reduces the efficiency of the construction. In this study, we propose a dry construction technique for assembling concrete blocks without using mortar and evaluated its performance through experimental and analytical research. To evaluate the performance, experiments were carried out for the prismatic compressive strength, direct terminal strength, and diagonal tensile strength of the dry construction wall. The adequacy of the cross section shape was also reviewed through FEM analysis. The results show that the compressive strength and diagonal tensile strength could exert a certain intensity or higher. Furthermore, the H-type module of a key block acted as a shear key for the entire concrete block, which resulted in excellent shear strength performance. In addition, the shape and thickness of the main block have a major effect on the strength performance of each block. Therefore, an optimal shape and the proposed dry construction method could be applied to replace the wet method by studying the construction or seismic performance of the proposed method.

최근 한반도에 발생하는 지진으로 인해 조적조 건물에 대한 피해가 많이 발생하고 있어 이에 대한 성능평가 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 조적조 건축은 일반적으로 습식공사로 수행되어 온도에 영향을 받기 때문에 시공의 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 모르타르를 사용하지 않고 콘크리트블록을 조립하여 벽체를 완성하는 건식조적공법을 제안해 보고 이를 실험과 해석연구를 통해 그 성능을 평가하고자 한다. 콘크리트블록 벽체의 성능을 평가하기 위해 건식조립벽체의 프리즘 압축강도, 직접 전단강도, 대각선 인장강도 실험을 수행하였고, ABAQUS FEM 해석을 통해 단면형상의 적정성을 검토하였다. 연구수행결과 모르타르를 사용하지 않고 콘크리트블록을 조립하는 건식 콘크리트블록 벽체의 압축강도와 대각선 인장강도가 일정 강도 이상을 발휘할 수 있음을 알 수 있었고, 특히 키블록의 H형 모듈이 전체 콘크리트블록의 전단키 역할을 하여 건식 콘크리트블록으로 전단강도 성능이 우수함을 알 수 있었다. 또한 주블록의 형상과 두께가 각각의 강도성능에 주된 영향을 주고 있어 최적형상과 제안된 건식공법의 현장시공성이나 내진성능에 대한 연구를 통해 현장에서 습식공법을 대체할 수 있는 공법으로 적용할 수 있을 것이다.

Fig. 1. Configuration of dry assembly masonry wall

Fig. 2. Assembly construction of concrete block

Fig. 3. Prism compression test of concrete block

Fig. 4. Direct shear test of concrete block

Fig. 5. Diagonal tension test of concrete block

Fig. 6. Crack pattern after prism compression test

Fig. 7. Load-displacement curve for prism compression test

Fig. 8. Crack pattern after direct shear test

Fig. 9. Load-displacement curve for direct shear test

Fig. 10. Crack pattern after diagonal tension test

Fig. 11. Load-displacement curve for diagonal tension test(Y-direction)

Fig. 12. Load-displacement curve for diagonal tension test(X-direction)

Fig. 13. Von-Mises stress distribution for load level

Table 1. Mix design of concrete block

Table 2. Compression strength of concrete block

Table 3. Maximum compression strength