최근 Carbon Fiber Sheets(CFS)를 이용하여 철근콘크리트(RC) 기둥을 보강하는 방법이 널리 사용 되고 있다. 기존 연구들은 대부분 원형 단면을 가진 RC 기둥에 초점을 맞추고 있는 반면, 사각 단면 을 가진 RC 기둥에 대한 연구는 비교적 제한적이다. 특히 실험 결과를 예측하기 위한 해석적 연구는 실험적 연구에 비해 제한적으로 수행되었다. 따라서 본 연구에서는 CFS로 횡구속된 RC 기둥의 횡구 속 효과를 예측하기 위한 해석적 연구결과를 제시한다. CFS로 횡구속된 RC 기둥의 횡구속 효과를 예 측하기 위해 상용 구조해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 유한요소해석이 수행되었다. 유한요소해 석 시 콘크리트는 Solid 요소로 모델링 되었으며, 철근과 CFS는 각각 Beam 요소 및 Shell 요소로 모 델링 되었다. 또한 콘크리트와 철근은 일체 거동하는 것으로 가정되었으며, CFS와 콘크리트는 완전부 착하는 것으로 가정되었다. 실험결과와 해석결과의 파괴양상을 분석하였을 때, 본 연구에서 제안된 유 한요소해석 모델은 실험체의 부착파괴를 적절히 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 해석을 통해 예측된 극한응력에 대한 실험결과의 오차는 평균 2.97%로 나타났으며, 극한응력 시의 축방향 변형률 및 횡방향 변형률은 실험결과와 비교하여 각각 평균 17.32% 및 9.52%의 오차를 나타내었다. 따라서 제안된 해석모델은 CFS로 횡구속된 RC 기둥의 횡구속 효과를 비교적 잘 예측할 수 있는 것으로 판 단된다.

최근 국내에서 연간 지진 발생 횟수가 꾸준히 증가함에 따라 공공시설물에 대한 내진 보강의 필요성이 더욱 대두되고 있다. 이 연구 에서는 사각 단면을 가진 철근콘크리트 기둥에서 강봉보강의 유무에 따른 내진 성능 개선 효과를 분석하기 위해 비선형 유한요소해 석을 수행하였으며, 검증을 위해 구조실험결과와 비교하였다. 분석 결과, 이 연구에서 수행한 유한요소해석이 실제 강봉보강공법을 적용한 철근콘크리트 기둥의 구조 거동을 합리적으로 잘 묘사하는 것으로 나타났다. 또한, 해석 및 실험 모두 강봉보강공법 적용으로 인해 파괴모드가 취성파괴에서 연성파괴로 전환되었으며, 강도와 연성도 모두 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 강봉보강공법 적 용을 통해 기존 철근콘크리트 기둥의 내진 성능을 효과적으로 증진시킬 수 있는 것으로 판단된다. 이 연구의 주요 결과는 향후 설계 방 안 마련 등 관련 연구에 유용할 것으로 기대된다.

This study proposed a seismic reinforcement of RC columns with non-seismic details, a fiber reinforcement method of aramid sheets and MLCP (high elasticity aromatic polyester fiber material) with different characteristics, and 4 full-size column specimens and conducted experiments. The results show that a non-seismic specimen (RC-Orig) rapidly lost its load-bearing capacity after reaching the maximum load, and shear failure occurred. The RC column reinforced with three types of aramid did not show an apparent increase in strength compared to the unreinforced specimen but showed a ductile behavior supporting the load while receiving a lateral displacement at least 1.57 to 1.95 times higher than the unreinforced specimen. The fracture mode of the specimen, according to the application of lateral load, also changed from shear to ductile fracture through aramid-based reinforcement. In addition, when examining the energy dissipation ability of the reinforced specimens, a ductile behavior dissipating seismic energy performed 4 times greater and more stably than the existing specimens.

본 연구는 고속도로용 RC 교각 기둥구조에 대하여 축방향 기존 철근을 중공철근으로 대체하는 설계방안을 제시하였 다. 동일직경 기준으로 기존 이형철근을 중공철근으로 대체할 수 있는 합리적인 설계방안을 제시하였으며, 기존 축방향 배근량 을 감소하는 방안을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 설계방안을 검증하기 위하여 3차원 유한요소 구조해석을 수행하였으며, 압 축하중에 의한 변수 수치해석을 통하여 본 연구에서 제안한 방안의 타당성을 제시하였다. 향후 다양한 변수 수치해석 및 실물 시험을 통하여 본 연구에서 제시한 설계방안에 대한 추가 검증이 필요하다.

The recent earthquake in Korea caused a lot of damage to reinforced concrete (RC) columns with non-seismic details. The nonlinear analysis enables predicting the hysteresis behavior of RC columns under earthquakes, but the analytical model used for the columns must be accurate and practical. This paper studied the nonlinear analysis models built into a commercial structural analysis program for the existing RC columns. The load-displacement relationships, maximum strength, initial stiffness, and energy dissipation predicted by the three analysis models were compared and analyzed. The results were similar to those tested in the order of the fiber, Pivot, and Takeda models, whereas the fiber model took the most time to build. For columns subjected to axial load, the Pivot model could predict the behavior at a similar level to that of the fiber model. Based on the above, it is expected that the Pivot model can be applied most practically for existing RC columns.

필로티 공간은 일반적인 건축부재와 달리 부재가 외기와 접해 있고 실내에서 발생 가능한 화재와 가연물의 종류 및 배치 등이 달라 다양한 화재의 위험으로부터 노출되어 있다. 필로티 구조는 기둥으로만 이루어진 사방이 트인 구조로 인해 화 재가 발생할 경우 화재피해를 입은 기둥은 강도 및 강성이 저감되고 부재의 저항성이 저하되므로 단시간 안에 온도가 상승하여 구조체에 영향을 미친다. 이러한 문제점이 발생한다면 건축물 파손으로 인해 피난로를 차단당하여 많은 인명피해가 일어날 것 으로 사료된다. 본 연구에서는 다가구주택의 필로티 공간에서 화재 발생으로 인해 철근콘크리트 기둥에 미치는 화재영향을 확 인하고자, 기둥 국부화재실험을 통해 보강재에 따른 RC 기둥의 온도분포 및 파괴양상을 검토하였다.

Reinforced concrete (RC) buildings built in the 1980s are vulnerable to seismic behavior because they were designed without any consideration of seismic loads. These buildings have widely spaced transverse reinforcements and a short lap splice length of longitudinal reinforcements, which makes them vulnerable to severe damage or even collapse during earthquakes. The purpose of this study is to investigate the impact of bidirectional lateral loads on RC columns with deficient reinforcement details. An experimental test was conducted for two full-scale RC column specimens. The test results of deficient RC columns revealed that bidirectional loading deteriorates the seismic capacity when compared with a column tested unidirectionally. Modeling parameters were extracted from the tested load-displacement response and compared with those proposed in performance-based design standards. The modeling parameters proposed in the standards underestimated the deformation capacity of tested specimens by nearly 50% and overestimated the strength capacity by 15 to 20%.

본 논문에서는 아라미드 스트립을 이용하여 영구거푸집을 제작하고 철근 콘크리트 기둥에 적용하여 성능을 평가하였다. 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조거동을 평가하기 위하여 총 3개의 기둥을 제작하였다. 1개의 실험체는 무보강 실험체로서 비내진 상세의 기둥이며 다른 두 실험체의 경우 내진설계가 적용되거나 아라미드 섬유보강 영구거푸집으로 보강하였다. 기둥의 전형적인 성능평가를 위하여 일정한 축하중하에서 정적반복가력 실험을 수행하였다. 실험결과 무보강 실험체와 비교하여 전단 강도, 연성 및 에너지 소산능력을 증가시켰으며 반복하중으로 인한 강도 및 강성 저감에서 우수한 성능을 보였다. 따라서, 본 연구에서 제안한 아라미드 보강 영구거푸집은 기존 RC 기둥의 내진성능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

To study the seismic resistance of the shear capacity of the RC beam-column joints of two-story and four-story RC buildings, sample buildings are designed with ordinary moment resisting frame. For the shear capacity of joints, the equations of FEMA 356 and NZ seismic assessment are selected and compared. For comparison, one group of buildings is designed only for gravity loads and the other group is designed for seismic and gravity loads. For 16 cases of the designed buildings, seismic performance point is evaluated through push-over analysis and the capacity of joint shear strength is checked. Not only for the gravity designed buildings but also for seismic designed buildings, the demand of joint shear is exceeding the capacity at exterior joints. However, for interior joint, the demand of joint shear exceeds the capacity only for one case. At exterior joints, the axial load stress ratio is lower than 0.21 for gravity designed buildings and 0.13 for seismic designed buildings.

Many reinforced concrete (RC) buildings constructed prior to 1980's lack important features guaranteeing ductile response under earthquake excitation. Structural components in such buildings, especially columns, do not satisfy the reinforcement details demanded by current seismic design codes. Columns with deficient reinforcement details may suffer significant damage when subjected to cyclic lateral loads. They can also experience rapid lateral strength degradation induced by shear failure. The objective of this study is to accurately simulate the load-deformation response of RC columns experiencing shear failure. In order to do so, model parameters are calibrated to the load-deformation response of 40 RC column specimens failed in shear. Multivariate stepwise regression analyses are conducted to develop the relationship between the model parameters and physical parameters of RC column specimens. It is shown that the proposed predictive equations successfully estimated the model parameters of RC column specimens with great accuracy. The proposed equations also showed better accuracy than the existing ones.

기존 콘크리트 구조물에 대한 효과적인 내진보강 개발을 위하여 아라미드 FRP 보강 기둥 및 SRF 공법을 사용한 폴리에스테르 보강 RC기둥의 구조실험을 수행하였다. 실험 변수는 아라미드 시트의 두께와 스트립 보강 유무, 그리고 SRF공법 폴리에스테르 벨트의 두께이다. 실험결과는 무보강 실험체와 보강 실험체의 강도와 에너지 소산능력을 비교하여 평가하였다. 실험 결과 아라미드 섬유 보강과 SRF공법 보강이 RC기둥의 내진성능 향상에 효과적임을 확인하였다.

To investigate the cyclic characteristics of the retrofitted exterior joints of RC frame with haunch, 70% scaled 6 beam-column exterior joint subassemblies were designed according to design guideline according to 1988 and tested with cyclic loading up to 3.5% story drift ratio. During the experiments axial forces are applied to columns to simulate gravity load. Experimental results shows that the strength of retrofitted specimens was increased steadily until 2.5% story drift ratio and their strengths increased more than 1.7 times of the non-retrofitted in case that main bar was bent away from exterior joint. The joint strength and effective stiffness of the retrofitted specimen was increased and results in more deformation capacity compared to the non-retrofitted.

The paper presents an experimental evaluation of RC columns retrofitted by TRC(Textile fabric Reinforced Concrete). TRC were made using textile fabric fiber and self leveling mortar. A total of three specimens was constructed and was performed cyclic loading test. One specimen was a non-retrofitted column, while others were retrofitted with textile fabric and sheet type fiber. By comparing with non-retrofitted specimen, the maximum strength and ductility of retrofitted RC column was improved compared to non-retrofitted RC column.

In regions of low-to-moderate seismicity, various types of lap splices are used for longitudinal reinforcement of columns at the plastic hinge zones. The seismic performance of such lap spliced columns, such as strength, deformation capacity, and energy dissipation, is affected by material strengths, longitudinal re-bar size, confinement of hoops, lap splice location, and lap splice length. In the present study, cyclic loading tests were performed for columns using three types of lap splices (bottom offset bar splice, top offset bar splice, and splice without offset bend). Lap splice length(40db and 50db) was also considered as test parameters. Ties with 90-degree end hooks were provided in the lap splice length. The test results showed that strength, deformation capacity, and energy dissipation of columns significantly differed depending on the details and the length of lap splices. The bottom offset bar splice showed high ductility and energy dissipation but low strength; on the other hand, the top offset bar splice and the splice without offset bend showed high strength but moderate ductility and energy dissipation.

This paper experimentally investigates the seismic performance of RC columns retrofitted by Super Reinforcement with Flexibility (SRF). A total of three specimens with a scale factor of 1/2 were constructed and tested in order to assess the structural behavior of the retrofitted RC columns. One specimen was a non-seismically designed column without any retrofitting method while others were retrofitted with either one or two layers of SRF by using urethane adhesive. The static cyclic testing with a constant axial load was conducted to assess the seismic performance of the retrofitted RC columns. It is concluded that the SRF retrofitting method increases the strength and ductility of the RC columns and can also impact on the failure mode of the columns.