목구조에 있어서 횡력에 저항하는 전단벽의 역할은 대단히 중요하다. 특히 이 목조 전단벽은 다양한 수종의 스터드 와 다양한 판재, 접합철물로 제작되어 재료의 성능을 특정하기가 쉽지 않다는 어려움이 있다. 따라서, 구조설계에서 초기단계에 서부터 적용해야하는 경골목조 전단벽의 환산 전단성능값을 미국, 캐나다, 일본 그리고 국내기준의 설정방법을 통하여 파악해 보고자 하였다. 분석결과 국내 경골목구조기준과 소규모 건축기준에서 기본사양으로 제시하고 있는 2×4의 스터드에 두께 11㎜ 의 OSB를 적용한 기본 전단벽의 허용전단력은 3.5~4.5 kN/m의 범위, 또한 환산 전단강성값으로는 1100~1150 kN/m정도로 설계 하는 것이 가능할 것으로 나타났다. 특히, 국내기준은 국외기준에 비하여 상대적으로 큰 전단내력을 허용하고 있는 것으로 나타났고, 현재 기준에서와 같이 북미기 준과 동일한 전단강성을 활용할 경우, 재료의 비선형거동 때문에 실제 변형량을 과소평가할 가능성이 있어, 허용응력의 설정범 위와 전단강성값의 산정기준을 조정하여야 할 필요가 있는 것으로 파악되었다.

After the manual shutdown of the Wolseong nuclear power plant due to an earthquake in Gyeongju in 2016, anxiety about the earthquake safety of nuclear power plants has become a major social issue. The shear wall structure used as a major structural element in nuclear power plants is widely used as a major structural member because of its high resistance to horizontal loads such as earthquakes. However, due to the complexity of the structure, it is challenging to predict the dynamic characteristics of the structure. In this study, a three-story shear wall structure is fabricated, and the in-structure response characteristics of the shear wall structure are evaluated through shaking table tests. The test is performed using the Gyeongju earthquake that occurred in 2016, and the response characteristics due to the domestic earthquake are evaluated.

A shear wall is a structural member designed to effectively resist in-plane lateral forces, such as strong winds and earthquakes. Due to its efficiency and stability, shear walls are often installed in residential buildings and essential facilities such as nuclear power plants. In this research, to predict the results of the shaking table test of the three-story shear wall RC structure hosted by the Korea Atomic Energy Research Institute, three types of numerical modeling techniques are proposed: Preliminary, Calibrated 1, and Calibrated 2 models, in order of improvement. For the proposed models, an earthquake of the 2016 Gyeongju, South Korea (peak ground acceleration of 0.28 g) and its amplified earthquake (peak ground acceleration of 0.50 g) are input. The response spectra of the measuring points are obtained by numerical analysis. Good agreement is observed in the comparisons between the experiment results and the simulation conducted on the finally adopted numerical model, Calibrated 2. In the process of improving the model, this paper investigates the influences of the mode shape, material properties, and boundary conditions on the structure's seismic behavior.

In this study, natural period formular is presented for a RC shear wall structure with H-, T-, and L-shaped wall sections. The natural period formular proposed by Goel and Chopra and adopted in ASCE 7-10 was modified by using the ratio of the flange and web wall area. The natural periods of structures with H-shaped wall were numerically obtained, the results indicated that the ASCE 7-10 could not consider the natural period variation according to the length of the flange wall, but the proposed formula could do. Especially, ASCE 7-10 estimated much longer periods than eigenvalue analysis, and this implies that conservative seismic design is difficult. The periods by eigenvalue analysis exist between the upper and lower bounds given by the proposed formula, and conservative design is possible by using the proposed lower bound value. In order to verity the effectiveness of the proposed method, actual residential buildings with various types of flange walls are considered. Ambient vibration tests, eigenvalue analyses, and nonlinear dynamic analyses were conducted and the periods were compared with the values by ASCE 7-10 and the proposed formula. The results showed that the proposed formula could estimate more accurately the periods than ASCE 7-10.

When reinforcing an existing reinforced concrete beam-column building with a precast concrete panel, special connection between the PC member and the RC member is required to solve the time dependent deformation of the RC member and to receive the large shear forces. The aim of this study is to obtain the shear strength of upper connection between the existing RC beam-column and infilled PC wall panels in experimentally and theoretically. Thus, the static shear loading tests were conducted on the 6 specimens with the plate connection. Shear failure was resulted from the weakest portion of interior PC panel, exterior RC, and the connection, when the PC portion which located at the center of specimen was pulled upward from the bottom. T he experimental result was compared with analytical result from ACI 318M-14 Chapter 17 for the shear strength of post-installed anchor and PCI Handbook 7th edition 6.8 Structural Steel Corbel (PCI Design Handbook 7th edition, 2010) for the strength of cast-in H-beam. The analytical and experimental results show final failure at the same location. The failure loading of experiment showed larger than average 6% to that of the analysis.

최근에 지어진 건축물의 경우 지진에 대한 안전성을 확보하고 있지만, 내진설계 도입 이전의 건축물은 지진에 대해 매우 취약하다. 본 연구에서는 내진성능이 부족한 기존 저층 RC구조물의 지진 발생 시 안전성 확보를 위한 내진보강 방안으로 격자강판 전단벽을 제안하고 내진성능평가를 수행하였다. 횡력저항요소로 사용된 격자강판 전단벽의 탄소성 이력특성값은 실험결과를 토대로 횡력저항 기여도등을 평가하여 작성된 이선형곡선을 적용하였다. 비탄성 정적해석을 통해 대상구조물의 성능점을 찾아내어 적용 지진하중에 대한 응답과 성능수준을 평가하였다. 격자강판 전단벽을 적용한 경우, 보강 전에 비하여 응답변위가 약 42% 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 성능점에서 거의 탄성거동을 보여주고 있어 목표성능인 인명안전수준을 만족시켰다. 또한 반응수정계수를 산정하여 내진보강 효과를 검증하였으며, 보강 전과 후에 각각 2.17에서 3.25로 증가하여 설계기준을 초과하였다. 따라서 격자강판 전단벽에 의해 대상 구조물의 강도 및 강성보강이 적절히 수행된 것으로 판단된다.

본 연구에서는 민감도 해석을 이용하여 전단벽-골조 구조시스템의 횡변위를 정량적으로 제어할 수 있는 강성최적설계방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 먼저 골조와 전단벽요소 사이의 변위자유도 적합성 문제를 해결하기 위한 요소강성행렬을 구성하며, 또한 수학적계획법의 일반성을 유지하면서도 큰 규모의 문제도 효율적으로 다를 수 있는 근사화 재념을 도입하여 횡변위 구속조건식을 설정한다. 아울러 전단벽 및 골조부재의 단면특성 관계식을 설정함으로써 설계변수의 수를 줄여주고, 이를 이용하여 강성행렬도함수의 산정을 용이하게 한다. 특히 골조의 경우 초기에 주어진 단면형상이 최적설계 과정동안 계속 유지된다는 가정을 이용하여 최적설계결과에서 구해진 단면특성에 따라 부재단면크기를 산출하고, 전단벽은 사용자의 의도에 따라 두께 또는 부재길이를 재산정하는 방안을 강구한다. 이와 같이 제시된 강성최적설계기법의 효용성을 검토하기 위해 두 가지 형태의 20층 전단벽-골조 구조물의 예제가 고려된다.

현재 국내에서는 벽과 바닥판만으로 이루어진 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 건설되고 있다. 아파트와 같은 주거구조물에서는 다양한 진동원에 의하여 진동이 발생하고 이러한 진동은 벽과 바닥판을 통하여 이웃한 세대 및 위, 아래층 세대로 전달되게 된다. 벽식구조물의 진동해석을 정확하게 수행하기 위해서는 벽과 바닥판을 많은 수의 유한요소로 세분한 모델을 사용하는 것이 필요하다. 그러나 아파트와 같은 벽식구조물 전체를 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 줄어든 해석시간과 컴퓨터 메모리를 사용하여 정확한 해석결과를 얻기 위하여 행렬응축기법으로 벽과 바닥판에 수직인 자유도만 가지는 효율적인 진동해석 모델을 제안한다. 벽식구조물에서 벽과 바닥에 수직인 자유도만을 남기고 나머지 자유도를 행렬응축기법을 통하여 한꺼번에 소거를 한다면 행렬응축과정에서 상당히 많은 양의 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 벽이나 바닥판에 수직인 자유도만을 가진 수퍼요소를 생성한 후 이를 조합하여 한 층을 나타내는 부분구조를 만들고 최종적으로 부분구조를 조합하여 전체 구조물을 구성하는 모형화 기법을 제안하였다. 제안된 해석기법의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 3층 및 5층의 벽식구조물을 예제구조물로 사용하여 동적해석을 수행하였다. 예제해석 결과 제안된 해석방법의 결과는 절점당 6개의 자유도를 모두 사용한 해석모델의 결과와 비슷한 정확성을 보이면서도 소요되는 해석시간과 컴퓨터 메모리를 대폭 줄일 수 있었다

횡력을 받는 전단벽-골조 시스템은 휨거동을 하는 전단벽과 전단거동을 하는 골조가 슬래브의 강체평면운동(Diaphragm Action)을 통하여 상호작용하여 수평력에 효율적으로 저항하는 시스템이다. 횡력을 받는 골조의 거동은 보와 기둥의 휨 변형에 의한 골조의 수평 전단변형과 기둥의 축 변형에 의한 골조의 휨 변형으로 구분 할 수 있다. 일반적으로 전단벽-골조 시스템의 근사해석 시 골조의 휨변형은 무시하여 왔으나, 건물의 높이가 증가 할수록 골조의 휨 거동은 큰 영향을 미칠 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 횡력을 받는 전단벽-골조 시스템의 근사해석 시 기둥의 축 변형을 고려하기위하여 병렬전단벽 시스템(Coupled Shear Wall System)의 해석 시 사용하는 연속매체모델(Continuous Medium Model)을 이용하여 횡 변위 및 부재력을 산정할 수 있는 근사식을 수정 제시 하였다. 새롭게 제시된 근사식을 검토하기 위하여 기존 식과 컴퓨터에 의한 Matrix해석 결과와 비교하였으며, 비교결과 건물 높이가 높을수록 본 연구에서 제시한 근사해석 식이 기존 식보다 Matrix 해석 결과에 가깝게 나타났다.

국내 공동주택 전단벽 구조시스템에 적용되는 감쇠장치는 대부분 인방형 형상으로 적용되고 있다. 인방형 감쇠장치는 좌우 전단벽을 연결하여 커플링 효과 및 추가 감쇠효과를 발휘하여 구조물 내진성능을 증대시킨다. 본 연구에서는 인방형 감쇠장치를 소개하고 감쇠장치가 적용된 구조물의 거동특성을 파악하였다. 제안된 감쇠장치는 힌지 및 변단면 형상으로 감쇠효과를 극대화시킨 구조로 유한요소 해석결과와 실험결과가 잘 일치하여 우수한 내진성능을 발휘하는 것으로 나타났으며, 해당 감쇠장치가 적용된 2차원 및 실제 공동주택 구조물을 대상으로 감쇠효과를 검토한 결과, 감쇠장치 커플링 효과로 기존구조물 대비 모든 구조물에서 내진성능 향상을 도모할 수 있었다. 본 연구에서 검토한 실제 구조물에 대해서는 비선형 정적해석 결과, 강도 및 연성능력이 향상되는 것으로 나타났고, 비선형 동적해석 결과, 층간변형각이 15%~18%, 층가속도가 20%~28%, 밑면전단력이 15%~20% 감소하는 결과를 나타냈다.

When reinforcing an existing reinforced concrete beam-column building with a precast concrete panel, special connection between the PC member and the RC member is required to solve the time dependent deformation of the RC member and to receive the large shear forces. The aim of this study is to obtain the shear strength of upper connection between the existing RC beam-column and infilled PC wall panels in experimentally and theoretically. Thus, the static shear loading tests were conducted on the 6 specimens with the plate connection. Shear failure was resulted from the weakest portion of interior PC panel, exterior RC, and the connection, when the PC portion which located at the center of specimen was pulled upward from the bottom. The experimental result was compared with analytical result from ACI 318M-14 Chapter 17 for the shear strength of post-installed anchor and PCI Handbook 7th edition 6.8 Structural Steel Corbel (PCI Design Handbook 7th edition, 2010) for the strength of cast-in H-beam. The analytical and experimental results show final failure at the same location. The failure loading of experiment showed larger than average 6% to that of the analysis.

When reinforcing an existing reinforced concrete beam-column building with a precast concrete panel, special connection between the PC member and the RC member is required to solve the time dependent deformation of the RC member and to receive the large shear forces. The aim of this study is to obtain the shear strength of upper connection between the existing RC beam-column and infilled PC wall panels in experimentally and theoretically. Thus, the static shear loading tests were conducted on the 6 specimens with the plate connection. Shear failure was resulted from the weakest portion of interior PC panel, exterior RC, and the connection, when the PC portion which located at the center of specimen was pulled upward from the bottom. The experimental result was compared with analytical result from ACI 318M-14 Chapter 17 for the shear strength of post-installed anchor and PCI Handbook 7th edition 6.8 Structural Steel Corbel (PCI Design Handbook 7th edition, 2010) for the strength of cast-in H-beam. The analytical and experimental results show final failure at the same location. The failure loading of experiment showed larger than average 6% to that of the analysis.

본 연구는 MIDAS-Gen을 사용하여 골조-전단벽 구조에서 상부 전단벽의 미배치에 대한 구조적인 효과를 검토하였다. 본 연구에서 는 해석 변수로 상부 전단벽의 미배치 층수, 상하 기둥 단면 치수의 변화, 상하 전단벽 두께 치수의 변화를 설정하였다. 골조-전단벽 구조에서 상부 전단벽의 미배치에 대한 구조적인 효과를 검토하기 위하여 전단벽의 미배치에 따른 전단력/전도모멘트 분포, 전단벽의 변곡점, 수평강성 에 대하여 비교분석하였다. 본 연구의 결과는 골조-전단벽 구조에서 상부 전단벽의 미배치가 수평강성과 같은 구조성능에 미치는 영향을 정량 적으로 제시하였다. 더욱이 본 연구의 결과는 합리적인 골조-전단벽 구조를 위한 구조설계 자료를 제공하는데 도움이 된다고 확인하였다.

건축의 증가나 자원의 효율적인 활용의 관점으로부터 기존 건축물에 대한 리모델링이 주목을 받고 있다. 리모델링 공사로 인해 기존벽에 개구부를 설치하는 경우 보강 방법을 검토 하는 것을 목적으로 철근콘크리트벽의 정적가력 실험을 실시하였다. 보강 방법은 개구부 주위의 탄소섬유시트 강판 부착으로 했다. 실험체는 실존하는 철근콘크리트 구조물을 1/2 축소 모델로 제작하였다. 실험결과 개구부 주위의 전단 파괴로 최종 파괴되었으며 보강 방법에 따라 내력의 상승 효과는 다르게 나타났다.