This paper is to investigate the retrofitting effect for a non-seismic reinforced concrete frame strengthened by perimeter steel moment frames with indirect integrity, which ameliorates the problems of the direct integrity method. To achieve this, first, full-scale tests were conducted to address the structural behavior of a two-story non-seismic reinforced concrete frame and a strengthened frame. The non-seismic frame showed a maximum strength of 185 kN because the flexural-shear failure at the bottom end of columns on the first floor was governed, and shear cracks were concentrated at the beam-column joints on the second floor. The strengthened frame possessed a maximum strength of 338 kN, which is more than 1.8 times that of the non-seismic specimen. A considerable decrease in the quantity of cracks for the strengthened frame was observed compared with the non-seismic frame, while there was the obvious appearance of the failure pattern due to the shear crack. The lateral-resisting capacity for the non-seismic bare frame and the strengthened frame may be determined per the specified shear strength of the reinforced columns in accordance with the distance to a critical section. The effective depth of the column may be referred to as the longitudinal length from the border between the column and the foundation. The lateral-resisting capacity for the non-seismic bare frame and the strengthened frame may be reasonably determined per the specified shear strength of the reinforced columns in accordance with the distance to a critical section. The effective depth of the column may be referred to as the longitudinal length from the border between the column and the foundation. The proposed method had an error of about 2.2% for the non-seismic details and about 4.4% for the strengthened frame based on the closed results versus the experimental results.

This study develops a new hybrid passive energy dissipation device for seismic rehabilitation of an existing structure. The device is composed of a friction damper combined with a steel plate with vertical slits as a hysteretic damper. Analytical model is developed for the device, and the capacity of the hybrid device to satisfy a given target performance is determined based on the ASCE/SEI 7-10 process. The effect of the device is verified by nonlinear dynamic analyses using seven earthquake records. The analysis results show that the dissipated inelastic energy is concentrated on the hybrid damper and the maximum interstory drift of the SMRF with damping system satisfies the requirement of the current code.

본 연구에서는 철근콘크리트 건물에 대한 유전자 알고리즘 기반의 최적구조설계기법을 제시하고자 한다. 목적함수는 구조 물의 비용과 이산화탄소 배출량을 동시에 각각 최소화하는 것이다. 비용 및 인산화탄소 배출량은 구조설계안에서 얻을 수 있는 단면치수, 부재길이, 재료강도, 철근량 등과 같은 설계정보를 통해 계산한다. 즉, 구조물의 물량을 기초로 하여 비용과 이산화탄소 배출량을 평가한다. 재료의 운반, 시공 및 건물 운영 단계에서 발생하는 비용 및 이산화탄소 배출량은 본 연구에 서 제외한다. 제약조건은 철근콘크리트 건물을 구성하는 기둥과 보 부재의 강도조건과 층간변위조건이 고려된다. 제약조건 을 평가하기 위해 OpenSees를 활용한 선형정적해석이 수행된다. 제약조건을 만족시키면서 목적함수에 대해 최소의 값을 제 시하는 설계안을 찾기 위해 유전자 알고리즘이 사용된다. 제시한 알고리즘의 적용성을 검증하기 위해 4층 철근콘크리트 모 멘트 골조 예제에 제시하는 기법을 적용하여 검증한다.

Small-size buildings are not designed by professional structural engineers in Korea. Therefore, their seismic performance can not be exactly estimated because their member sizes and reinforcement may be over- or under-designed. A prescriptive design criteria for the small-size buildings exists, but it also provides over-designed structural members since structural analysis is not incorporated, so it is necessary to revise the prescriptive criteria. The goal of this study was to provide an information for the revision, which is seismic performance and capability of small-size reinforced concrete moment frame buildings. For the study, the state of existing small-size reinforce-concrete buildings such as member size and reinforcement was identified by investigating their structural drawings. Then, over-strength, ductility and response modification factor of the small-size reinforced concrete moment frame buildings were estimated by analytical approach along with seismic performance check. The result showed that they possess moderate over-strength and ductility, and may use slightly increased response modification factor.

The friction damper can be used for improving the seismic resistance of existing buildings. The damper is often installed in bracing members. The energy dissipation capacity of the damping systems depends on the type of the structure, the configuration of the bracing members, and the property of dampers. In Korea, there are numerous low- to mid-rise reinforced concrete moment frames that were constructed considering only gravity loads. Those frames may be vulnerable for future earthquakes. To resolve the problem, this study developed a toggle bracing system with a high density friction damper. To investigate the improvement of reinforced concrete frames after retrofit using the developed damped system, experimental tests were conducted on frame specimens with and without the damped system. The results showed that the maximum strength, initial stiffness and energy dissipation capacity of the framed with the damped system were much larger than those of the frame without the damped system.

This study is the research appling the representative Displacement-Based Design which is the basic concept of Direct Displacement Based Design proposed by Chopra and Goel to original Reinforced Concrete moment frame and determining the thickness of retrofit Steel Jacket about the Maximum design ground acceleration, and developing the more improved Algorithm as well as program by the Retrofit Design method and Nonlinear analysis by the Performance design method before and after reinforcement appling the determined retrofit thickness. It also shows the result of the seismic performance improvement which is the ratio of seismic performance appreciation result yield displacement 19%, yield strength ratio 24%, displace ductility ratio the maximum 27% comparing Multi degree of freedom, column member of Reinforced Concrete with the performance improvement column member considering the thickness of the determined Steel Jacket. The developed Algorithm and program are easy to apply seismic design and application to the original Reinforced Concrete building, at the same time, it applicate to display well the design result of Target displacement performance level about nonlinear behavior.

In this study, 5-story structures were designed in accordance with KBC2009 for inelastic time history analysis of RC IMRF. Bending moment-curvature relationship for beam and column was identified with fiber model and bending moment-rotation relationship for beam-column joint was calculated with simple and unified joint shear behavior model and moment equilibrium relationship for the joint. The hysteretic behavior was simulated with three-parameter model suggested in IDARC program. The analytical results showed that the inelastic shear behavior of the joint could be neglected in the structural design for seismic design category C but the structure of category D did not satisfy the criteria of FEMA 356 for collapse prevention performance level.

본 논문에서는 푸쉬오버해석을 통해 철근콘크리트 중간모멘트골조의 반응수정계수를 확인하기 위하여 5층 구조물을 KBC2009에 맞게 구조설계 하였다. 보 및 기둥 부재의 휨모멘트-곡률 관계는 화이버 모델로 확인하였으며 보-기둥 접합부 모멘트-회전각관계는 Simple and Unified Joint Shear Behavior Model과 보-기둥 접합부 모멘트 평형관계를 이용하여 확인하였다. 푸쉬오버해석 결과보-기둥 접합부 비탄성 전단거동을 무시하는 경우 구조물의 강도가 과대평가 되었다. 반응수정계수는 내진설계범주 C에 대하여 설계한경우 평균 7.78, 내진설계범주 D에 대하여 설계한 경우 평균 3.64로 평가되었다.

본 연구에서는 전단벽-모멘트골조 시스템으로서 전단벽이 주로 횡력을 부담하는 철근콘크리트 건물을 대상으로 다양한 설치형식과 마찰력의 총량 및 분포를 갖는 마찰형 감쇠기의 제진보강 효과를 수치해석을 통해 비교 분석하였다. 감쇠기의 설치형식으로서 전단벽에 인접한 대각가새형, 벽체가 없는 골조를 보강하는 대각가새형 및 벽체 단부를 보강하는 수직경계요소형을 고려하였다. 하중기준 강화로 설계용보다 크게 증가한 지진하중에 대해 건물의 재료비선형성을 고려한 비선형시간이력해석을 수행하여 에너지소산, 횡하중 및 부재손상도 측면에서 마찰형 감쇠기의 제진성능을 비교 분석하였다. 기준마찰력의 30% 수준의 총마찰력을 갖는 벽체보강 대각가새형 설치형식이 전반적으로 가장 우수한 제진성능을 보이며,이 경우에 마찰력 배분방식은 중요하지 않았다. 또한 일부층에 집중설치함으로써 전층설치에 약간 못미치는 제진성능을 얻을 수 있었다.

본 연구는 철근콘크리트 특수모멘트골조(SMF)내 보-기둥 접합부의 비탄성 회전능력에 대한 연구결과를 조사한 것이다. 모든 실험체들은 ACI 318-02에 정의된 설계 및 세부지침에 따라 특수모멘트골조로 분류되었다. AISC(2002)기준에서 모멘트골조의 접합부에 대한 내진성능의 만족 기준을 이용하여 보-기둥 접합부를 평가하였다. 총 39개의 실험체들에 대해 자세하게 조사되었다. 특수모멘트골조에 대한 내진설계기준을 만족하는 대부분의 접합부들은 3%의 소성회전까지 휨강도의 심각한 감소 없이 연성이 유지되었다. 이는 특수모멘트골조 접합부들에 대한 엄격한 콘크리트 내진설계 규정에 따른 것으로 조사되었다. 접합부내의 횡방향 보의 존재는 보-기둥 접합부의 구속력과 전단에 대한 저항성을 증가시킨 것으로 조사되었다 접합부 전단응력에 대한 ACI 328-02 제한조건을 만족하는 모든 특수모멘트골조의 접합부들은 요구되는 내진성능을 만족하는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 철근콘크리트 모멘트 골조의 보-기둥 접합부에 대한 비탄성 회전 능력의 성능을 조사한 연구 결과를 하고 있다. 총 91개의 보-기둥 접합부 실험체에 대해 상세히 조사되었으며, 그 중 28개의 실험체는 ACI 318-02의 상세 요구에 기초하여 특수 모멘트 골조 접합부로서 분류되었다. AISC-97 내진 기준에서 철골 모멘트 골조 접합부를 위해 정의된 허용기준이 분류된 철근콘크리트 모멘트 골조의 접합부에 대해 평가하기 위해서 사용되었다. 특수 모멘트 골조 접합부에 대한 설계 상세를 만족하는 28개의 실험체 중 27개의 특수 모멘트 골조 접합부가 충분한 강도를 가지고 있었으며, 급격한 강도 감소 없이 0.03 rad.의 소성 회전에 대해 연성 거동을 발휘할 수 있음을 보여 주었다. 접합부의 전단 강도, 기둥과 보에 대한 휨 강도 비율, 접합부내에서의 횡방향 철근비 등에 대한 제한이 보-기둥 접합부의 만족스런 내진 성능을 보여주는데 중요한 역할을 하였다.

본 연구에서는 확률과 신뢰성을 바탕으로 개발된 FEMA-355F의 내진성능 평가기법을 적용하여 철근 콘크리트 모멘트골조 건물의 내진성능을 평가하였다. 철골 구조물을 대상으로 개발된 FEMA의 성능평가 방식을 다른 구조 시스템에 적용할 때 각 시스템에 적합한 성능값을 결정해야하며, 요구값과 성능값 계산 시 수반되는 불확실성을 반영하는 계수들을 새로이 구해야 한다. 이를 수행하기 위해 예제 건물을 IBC 2003에 따라 설계한 후, 성능평가에 필요한 변수들을 결정하기 위해 건물의 위치에 적합한 지반운동을 이용하여 비탄성 동적 해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 계산된 성능값의 분포는 요구값에 비해 상대적으로 작았으며, 이 결과는 본 연구에서 결정된 성능값이 합리적임을 나타낸다. 구해진 신뢰도는 부분 및 전체 붕괴 모두에 대해 목표치를 초과하였으므로 예제 건물은 목표 성능을 만족하는 것으로 나타났다.

건축 구조물의 내진 설계는 탄성 정적 방법에 기초하고 있으나, 강진시 구조물의 실제 거동은 비탄성 동적이기 때문에 설계 규준의 적합성을 판단하기 위해서는 비탄성 동적 해석이 요구된다. 본 논문에서는 철근 콘크리트 특수 모멘트 저항 골조 건물을 선택하여 IBC 2003에 따라 설계한 후, 선택된 부재들의 최대 소성 회전, 소산 에너지를 구하여, 건물의 비탄성 거동이 규준에서 의도한 거동을 보이는 지를 검토함과 동시에 층간변위률 요구값을 구하여 설계 한도를 만족하는 지를 조사하였다. 더불어 비횡력 저항 시스템인 내부 모멘트 저항 골조의 해석시 포함 여부의 영향도 함께 조사하였다. 해석 결과 IBC 2003에 의해 설계된 건물은 규준이 의도한 비탄성 거동을 보여주었으며 층간변위률 또한 설계한도를 만족하였다. 그리고, 내부 모멘트 저항 골조는 지진 해석 결과에 중요한 영향을 미치므로 해석 모델에 반드시 포함되어야 함을 알수 있었다.

건축구조물의 내진성능을 효율적으로 평가하기 위해서는 다자유도계 구조물을 등가 1자유도계로 표현하는 것이 필요하다. 본 연구는 다층 철근콘크리트 골조구조를 등가 1자유도계로 치환하는 방법을 제시하였다. 다층 철근콘크리트 모멘트 골조를 등가 1자유도계로 치환하여 모델화에 따른 비선형 시간이력해석을 통하여 다자유도계 구조물의 축약 방법의 타당성을 검토하는 것이 목적이다. 다층 골조구조의 정적 비선형 해석을 수행하여, 등가 1자유도계의 복원력 모델을 설정하였다. 다층 골조 구조의 비선형 시간이력해석 응답치와 등가 1자유도계의 시간이력해석 응답치를 비교하여, 등가 1자유도계 모델의 타당성을 검증하였다. 다층 철근콘크리트 골조구조를 등가 1자유도계로 치환하여 비선형 지진응답을 구하는 방법은 충분히 그 타당성이 있다는 것이 확인되었다. 다층 철근콘크리트 골조구조의 대표변위로서 1차모드참여 yector_1,\beta{_1\mu}= 1인 높이가 등가 1자유도계의 응답을 가장 근사하게 나타내는 것을 알 수 있었다. 등가 1자유도계의 지진응답해석에 사용하는 복원력 모델의 이력곡선에 따라 응답파형에 차이가 생기므로, 실제 frame 구조의 복원력 특성을 반영한 이력모델을 선정하는 것이 중요하다.

본 연구는 철근콘크리트 연성 모멘트골조의 선형.비선형 정적해석을 통한 반응수정계수와 비선형 변위량을 평가하여 합리적인 내진설계의 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 먼저 국내 내진설계 규준에 따라 각 모델을 설계한 후, 철근콘크리트 연성 모멘트골조의 반응수정계수와 비선형 변위량을 평가하였으며, 해석에 사용된 모델은 층수(10, 20, 30), 평면비(1:1, 1:2), 해석방법(2D, 3D)을 변수로 한 27개의 모델이다. 반응수정계수와 비선형 변위량의 평가는 각 모델별 선형.비선형 정적해석을 수행하여 그 결과를 비교 분석하여 산정하였다. 반응수정계수는 강도계수, 연성계수, 잉여도계수, 감쇠계수의 곱으로 산정하였고, 그 결과 해석방향의 저항골조의 수에 따라 2 스팬인 경우 3.5, 3 스팬인 경우 4.3, 4 스팬 이상인 경우에는 평면비나 층수와 상관없이 5.0에 근접한 결과를 나타내었다. 비선형 변위량은 층간변위각비(비선형 변위각/선형 변위각)에 의해 평가되었으며, 층간변위각비는 5.85에서 9.34로 나타났다.

조적 끼움벽은 건축물의 건설에 있어서 공간을 나누고 구획하는데 사용되는 가장 흔한 시스템 중의 하나이다. 조적 끼움벽의 많은 장점에도 불구하고, 대상 시스템은 지진하중에 대하여 주의를 가지고 사용되어야 한다. 지진이 작용하는 동안 끼움벽에는 대각 방향의 압축 스트럿이 형성되면서 주변의 RC 골조에 작용하는 요구 하중을 크게 한다. 특히 개구부가 있는 조적 끼움벽의 경우, 하중 전달과정이 매우 복잡하기 때문에 시스템의 설계에 있어서 엔지니어의 주관적인 판단이 필요하게 된다. 본 연구에서는 개구부를 갖는 조적 끼움벽에 대하여 유한요소 해석(FEA)를 실시하여 거동을 조사하였고, 그 결과를 현행 설계기준인 ASCE 41을 적용한 경우와 비교하였다. ASCE 41의 기준을 적용할 때, 압축 스트럿의 등가폭이 FEA를 통한 결과에 비하여 32%까지 작게 나타났다. 또한 하중저항 능력은 ASCE 41을 적용한 경우 FEA에 의한 결과에 비하여 28% 작게 나타났다. 따라서 상당한 노력이 필요한 FEA를 대신하여, 조적 끼움벽의 해석과 설계에 ASCE 41을 적용하면 약 25% 수준의 보수적이며 적절한 결과를 얻을 수다고 할 수 있다.

In this study, the optimal performance based seismic retrofit method for fiber-reinforced polymer (FRP) jackets in existing reinforced concrete (RC) frames is presented. This optimal method minimizes the amount of FRP material while satisfying the constraints on the maximum inter-story drift, maximum strain of concrete, and shear failure prevention of columns. Both of shear reinforcement for preventing shear failure of columns and flexural reinforcement for improving the flexural capacity of columns are simultaneously considered. This method is applied to 3-story RC frame and the reinforced locations and the numbers of FRP reinforcement plies are obtained.