After an earthquake occurred in the Gyeongju, 2016, many low-story buildings have been questioned in terms of the seismic performance since mostly they have been exempted from the seismic design requirement since 1988. In this study, a 3-story moment resisting frame (MRF) building was analyzed and evaluated the seismic performance. Due to the insufficient seismic performance required for the seismic performance levels, three different seismic retrofit schemes were proposed and their seismic performances were re-evaluated. While steel brace and open shear wall retrofit systems mainly focused on the strength retrofit, the VES damper retrofit system is mainly to enhance the energy dissipation capacity of the system and resultes in the increased ductility. The original building and 3 retrofitted buildings were evaluated using the nonlinear static and nonlinear dynamic analyses and suggestions were proposed. Through the analysis of nonlinear time history and push-over using MIDAS/Gen program, damages of the building in terms of top story and average story drift and effect of reinforcement were analyzed.

In this study, effectiveness of seismic retrofitting methods using passive damping devices was investigated through numerical analyses of short-period structures under earthquakes which have short-duration and high-frequency impulse characteristics similar to Geyongju earthquakes. Displacement spectra of elastic systems and ductility demand of inelastic systems were evaluated by increasing viscous or friction damping. The damping devices could reduce responses of the structures with shorter structural period than 0.2s. The earthquakes similar to impulse load did not induce the responses of the structures with longer period than 0.4s, and the effects of the damping devices which generates damping forces proportional to structural responses became insignificant.

본 연구에서는 저층 조적채움벽 철근콘크리트 골조 구조물의 내진보강 전과 후에 대하여 강제 진동 실험과 상시 진동 계측을 수행하였으며 시스템 식별과정을 통하여 구조물의 동특성을 구하고 해당 구조물과 유사한 동특성을 보이는 해석 모델을 만들었다. 시스템 식별 결과 댐퍼가 설치된 x방향의 감쇠비가 증가되었으며, 해석 모델과 비교한 결과 추가 설치된 부재들(전단벽과 댐퍼)의 유효 강성은 부재의 총단면 강성의 50%만이 발현되어 해당 부재들이 기존의 구조물이나 부재와 완전히 일체화되지는 않음을 알 수 있었다. 또한, 추가 설치된 기초의 y방향 구속조건을 핀으로 하여야 동특성을 일치시킬 수 있었는데, 이는 새로운 기초가 설치되며 해당 지질의 특성이 변화되었기 때문으로 보인다.

This paper deals with steel braced frame as increasing the lateral strength and ductility in order to seismic retrofit of existing buildings and discusses the designing criteria and calculation method of retrofitted buildings. The addition of steel braced frame can be effective for increasing the lateral strength and ductility of existing buildings. However, There is a problem in utilizing this method. It is the approach to provide an adequate connection between the existing RC frame and the installed steel braced frame, because global strength by failure mode(three type) depends on detail of connection and strength of existing RC frame. So, the designer must be confirmed if it satisfies the required performance or not. Failure mode of type I is the most appropriate for increasing the lateral strength and ductility. Seismic performance evaluation and strength calculation of seismic retrofit are performed by guideline by KISTEC(Korea Infrastructure Safety & Technology)’s “seismic performance evaluation and rehabilitation of existing buildings” and Japan Building Disaster Prevention Association. Buildings are modeled and non-linear pushover analysis are performed using MIDAS program.

In paper after the strong earthquake of recently the Korea neighborhood, the Korean government survey show that the 86% of school buildings in Korea are in potential damage risk and only 14% of them are designed as earthquake-resistance buildings. Earthquake Reinforcing projects of school have been a leading by the ministry of education, however their reinforcing methods done by not proved a engineering by experiment which results in uneconomical and uneffective rehabilitation for the future earthquake. An experimental and analytical study have been conducted for the shear reinforcing method of column by axis and horizontal axis load using attaching composite beam. Based on the previous research, in this study, Design examples are given to show the performance evaluation for the column reinforcing of old school buildings using nonlinear analysis is going to be conducted and strengthening method is going to be on the market after their performance is proved by the test.

The purpose of this study is to evaluate the effectiveness of the seismic retrofit performance for a reinforced concrete structure with steel damper. The nonlinear static analysis of the RC frame specimens with and without retrofit using the steel damper was conducted and the reliability of the analysis was verified by comparing the analysis and test results. Using this analysis model and method, additional nonlinear analysis was conducted considering varying stiffness and strength ratios between RC frame and steel damper and the failure mode of RC frame. As the result of the study, the total absorbed energy increased and the damage of RC frame was reduced as stiffness and strength ratios increased. The seismic retrofit performance, evaluated by means of the yield strength, increasing ratio of the absorbed energy and damage of the frame, increased linear proportionally with the increase of the strength ratio. In addition, the seismic retrofit performance was stable for stiffness ratios larger than 4~5. The energy absorption capacity of the frame governed by shear failure was better than that of the frame governed by flexure failure.

본 연구는 최근 세계적으로 이상기후에 의하여 빈번히 발생하는 지진재해에 의한 주요시설물 피해저감 및 신속 복구에 대한 복합재료 적용에 관한 연구이다. 최근에 발생된 지진의 경우, 1차 지진에 의한 시설물 피해가 발생하 고 이후 강력한 규모의 2차, 3차 여진이 지속적으로 발생하고 있다. 이에 대응하기 위하여 국외에서는 병원, 방송국 등과 같은 주요시설물의 초기 지진피해에 의한 피해와 손상을 신속히 응급복구하고 향후 2차 여진 및 관련 시설물에 대한 항구적인 보강대책을 제공할 수 있는 내진안전성 개선연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 기존 건설 재료인 콘크리트와 강재의 경우 실제 지진재해 발생 시 기존시설물의 손상에 따른 응급복구용 재료로써 구조체 제작 및 시공에 다소 애로사항이 많다는 점을 착안, 저 중량 고강도 및 시공이 상대적으로 용이한 복합재료를 이용, 응급복구용 구조체로 제작하여 활용하는 방안을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 긴급복구용 GFRP-파형강판 합성형 내력패널의 경우, 기존 콘크리트 또는 강 프레임 구조물 내 지진에 의한 벽체손상 피해 시 이들 손상된 벽체(조적조 또는 콘크리트 벽체)를 제거한 후 사전 제작된 GFRP- 파형강판 합성형 내력벽체를 적용, 대체 횡적 보강구조체로 신속 시공함으로써 향후 피해저감 및 응급복구용으로 그 효율성을 극대화하고 예방하는 내진공법을 개발하고자 한다. 연구에서 제안된 GFRP-파형강판 합성형 내력패널 의 경우, 상용 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 활용하여 3차원 해석모델링을 통하여 설계하며, 내력패널 내 구성요소의 경우 좌굴거동에 의한 파괴패턴을 기준으로 형상 및 재원을 결정하였다.

본 연구는 최근 세계적으로 이상기후에 의하여 빈번히 발생하는 지진재해에 의한 주요시설물 피해저감 및 신속 복구에 대한 복합재료 적용에 관한 연구이다. 최근에 발생된 지진의 경우, 1차 지진에 의한 시설물 피해가 발생하고 이후 강력한 규모의 2차, 3차 여진이 지속적으로 발생하고 있다. 이에 대응하기 위하여 국외에서는 병원, 방송국 등과 같은 주요시설물의 초기 지진피해에 의한 피해와 손상을 신속히 응급복구하고 향후 2차 여진 및 관련 시설물에 대한 항구적인 보강대책을 제공할 수 있는 내진안전성 개선연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 기존 건설 재료인 콘크리트와 강재의 경우 실제 지진재해 발생 시 기존시설물의 손상에 따른 응급복구용 재료로써 구조체 제작 및 시공에 다소 애로사항이 많다는 점을 착안, 저 중량 고강도 및 시공이 상대적으로 용이한 복합재료를 이용, 응급복구용 구조체로 제작하여 활용하는 방안을 제안하였다. 본 연구에서는 자유로운 전단 변형을 일으키는 에너지 소산층을 두어 에너지를 흡수하는 에너지 흡수형 GFRP 내력패널의 역학적 알고리즘을 제시하고 2차원 해석모델링은 통하여 그 가능성을 검증하였다.

Due to a high level of system ductility, steel moment resisting frames have been widely used for lateral force resisting structural systems in high seismic zones. Earthquake field investigations after Northridge earthquake in 1994 and Kobe earthquake in 1995 have reported that many steel moment resisting frames designed before 1990's had suffered significant damages and structural collapse. In this research, seismic performance assessment of steel moment resisting frames designed in accordance with the previous seismic provisions before 1990's was performed. Buckling-restrained braces and shear walls are considered for seismic retrofit of the reference buildings. Increasing stiffness and strength of the buildings using buckling-restrained braces and shear walls are considered as options to rehabilitate the damaged buildings. Probabilistic seismic performance assessment using fragility analysis results is used for the criteria for determining an appropriate seismic retrofit strategy. The fragility contour method can be used to provide an intial guideline to structural engineers when various structural retrofit options for the damaged buildings are available.

This study proposes a hybrid system of fiber reinforced polymer (FRP) and ultra high performance concrete (UHPC) to enhance flexural strength of existing reinforced concrete (RC) slabs. The proposed system is designed to be placed at the top surface of the slabs for flexural strengthening of the sections in both positive and negative moment zones. The enhancing mechanisms of the proposed system for both positive and negative moment regions are presented. Moreover, to prevent the compression in FRP of the enhanced sections in positive moment zone at flexural failure, neutral axis of the sections at failure is enforced to be in UHPC overlay. From this condition, a relationship between design parameters of FRP and UHPC is established.

우리나라의 건축법 시행령에서는 3층 미만 그리고 연면적 1000m2미만의 건축물을 소규모 건축물로 정의하고 있으며 내진설계 적용 대상 범위에서 제외하고 있다. 하지만 소규모 건축물에 거주하는 인구의 비율이 상당하다는 사실을 고려할 때, 소규모 건축물의내진성능을 확보하는 것은 지진 재해 경감에 있어서 중요한 부분이라고 할 수 있다. 이 논문에서는 2층 철골 건물에 비좌굴 Knee가새를적용한 예제 연구를 통해서 소규모 건물의 내진보강 전략에 대한 연구를 수행하였다. 확률론적 내진성능 목표를 바탕으로 가새의 상세를결정하였고, 이를 위해서 다양한 구조적 특성에 대한 취약성 분석 결과를 즉시 구해서 비교할 수 있는 취약성 등고선을 이용하였다. 기존에수행된 실험적, 해석적 연구결과를 바탕으로 75개의 BRKB모델을 개발하였으며, 이 중에서 예제 건축물에 대한 BRKB의 가장 효과적인보강 방안은 취약성 곡선을 이용한 내진성능의 검증과 강재의 무게를 바탕으로 결정하였다. 본 연구를 통해서 취약성 등고선을 이용한내진성능평가 방법이 확률론적 내진성능목표를 바탕으로 한 보강전략수립에 효율적으로 사용될 수 있는 것으로 나타났다.

본 연구의 목적은 마찰 감쇠기를 사용한 기존 구조물의 제진보강 설계절차를 제시하는 것이다. 보강된 구조물의 목표 지붕층 변위는 기존 구조물이 급격한 강도의 저감없이 보유내력을 발휘할 수 있는 최대변위를 초과하지 않도록 결정하였다. 보강 구조물의 변위는 비탄성 변위비 제안식을 이용하여 예측하였다. 제안된 방법의 유효성을 검증하기 위하여 80개의 지반운동 데이터를 사용하여 비선형 동적해석을 수행하였다. 해석결과 제안된 방법은 보강 구조물의 지붕층 변위를 정확히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

This study is planed to solve the overturning problem and manifestation of tensile cracking of plain concrete piers of railroad bridges. For the overturning problem, earth anchors are used to fix the bottom of a pier to a rock-foundation using prestressing cables. Composite of FRP (Fiber Reinforced Polymer)and Steel Plates (FSP) are attached longitudinally on the surface of the pier to prevent cracking. Then, FRP band strips are wrapped onto the FSPs to provide lateral confinement. Push-over tests in field show that the earth anchors are effective in preventing the overturning of the pier, and that the FSPs and the FRP strips prevent the cracking of concrete and increase the strength in bending.

지진작용에 의한 교각의 파괴유형을 관찰한 결과와 교각의 내진성능실험 결과로서, 소성힌지구역의 철근상세가 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있다. 소성힌지구역의 철근상세 중에서는 축방향철근의 겹침이음 여부가 횡방향철근의 상세보다 더 큰 영향을 준다. 소성힌지구역에 축방향철근이 겹침이음 되어 있는 경우에는 지진이 발생할 때 축방향철근에 미끌어짐(슬립)현상이 발생하여 연성능력을 발휘할 수 없으므로 충분한 내진성능을 발휘하기 어렵다. 그러나 내진설계기준이 도입되기 이전에 설계되어 시공된 교각의 상당수는 시공 상의 편의성으로 교각 하단에 축방향철근이 겹침이음된 상태로 시공되었다. 따라서 축방향철근이 겹침이음된 비내진 교각에 대한 내진성능 평가와 보강에 대한 연구가 많이 수행된 바 있다. 그러나 비내진 교각에 대한 연구는 원형 단면 기둥과 사각형 단면 기둥에 대한 것이 대부분으로, 벽식 교각의 내진성능과 보강방법에 대한 연구는 거의 수행된 바 없다. 본 논문에서는 축방향철근이 겹침이음된 벽식 교각의 거동특성을 실험적으로 파악하고 겹침이음부의 보강개념을 제안하였다. 축방향철근의 겹침이음과 띠철근의 간격을 변수로 한 벽식 교각의 약축 방향 준정적 실험 결과, 변위연성도의 평가에 사용되는 기존의 항복변위의 정의가 벽식 교각에는 부적절하다는 사실을 발견하였다. 따라서 벽식 교각에 대한 항복변위의 새로운 결정방법을 제안하였다. 또한 비내진 벽식 교각의 내진보강에 효과적인 방법으로 강판과 볼트를 이용한 보강방법을 제시하였고, 실험을 통하여 축방향철근의 슬립현상이 지체되고 연성능력이 향상됨을 확인하였다.

기존교량의 내진보강 우선순위 결정방법은 교량을 지진도 그룹으로 분류한 후 교량의 취약도 및 영향도를 고려하여 4개의 내진그룹으로 분류된다. 그러나, 현재 사용되고 있는 내진보강 우선순위 결정방법을 442개의 국도상 기존교량에 적용한 결과 비합리적인 부분이 조사되었다. 지진도를 정량화하여 좀 더 세분화할 필요가 있고, 연속경간장이 긴 PSC 박스거더교량의 취약도가 과소평가되는 모순점을 개선할 필요가 있었으며, 영향도 수준 또한 취약도 수준으로 증가시킬 필요가 있었다. 본 연구에서는 기존 교량의 조사 결과를 근거로 기존 평가기법을 수정 보완하여 개선된 내진보강 우선순위 결정방법을 제안하였다.

본 논문은 캘리포니아지역에 위치한 고속도로망을 대상으로 하여, 도로망내에 있는 교량의 내진보강 우선순위를 결정하는 방법에 관한 연구이다. 내진보강 우선순위 결정은 지진공학 분야에서 매우 중요한 이슈 중의 하나이며, 정부나 도로 관리청의 의사결정권자는 예산 배정 과정에서 이와 같은 문제에 항상 직면하게 된다. 본 연구는 특정지역의 고속도로망을 대상으로 어떻게 내진보강 우선순위를 결정할 것인가에 관한 방법론을 보여주고 있다. 우선순위 결정을 위하여 구조물의 지진 취약도, 도로망상에 위치한 각각 연결로의 중요도에 대한 개념이 먼저 소개되었다. 도로망상 각각의 교차로를 잇는 연결로를 지진 보강의 대상 단위로 하여 도로망의 내진 성능에 대한 시뮬레이션을 수행하였으며, 추가 소요되는 교통 지체시간을 각각의 시뮬레이션 경우에 대하여 측정함으로써 내진보강에 의한 효과를 평가하였다. 또한, 지진 위험도의 확률적인 특성을 반영하기 위하여 확률론적 시나리오 지진을 도입하였다. 본 연구의 결과에서 알 수 있듯이 우선순위의 의미는 이해관계자의 주요 관심 사항에 따라 다르게 정의될 수 있고, 각각 다른 우선순위 결과를 보여주게 된다. 본 연구는 교통망의 효과적인 내진보강을 위한 우선순위 결정 과정에 도움이 될 수 있는 일반적인 지침을 제공할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 교량의 내진보강을 위하여 기존 교량에 지진격리장치를 추가하는 접근법을 제안하였다. 기존 받침을 지진 격리받침으로 완전히 대체하는 접근법도 이미 제안되어 있지만 본 연구에서는 경제성과 안전성을 고려하여 기존 받침을 제거하지 않고 활용하도록 하였다. 이는 지진격리받침이 상부 수직하중을 분담하지 않고, 수평방향의 지진운동에 대한 주기 이동과 감쇠 역할만 한다. 이 접근법의 실험적 검증을 위해 실제 교량을 대상으로 납-적층고무받침(LRB)을 설계하고 실물크기로 기존 받침과 LRB를 제작하였다. 이 지진격리시스템의 가상 지진입력에 대한 응답은 유사동적실험으로 구하였다. 아울러 범용해석프로그램을 통한 지진응답해석과 비교하여 실험결과의 신뢰성을 확인하였다. 실험결과 제안된 지진격리시스템은 지진시 안정적인 거동을 보였다.

본 연구는 도로교의 교각으로 널리 사용되고 있는 2주형 철근 콘크리트 교각의 내진성능과 보강방안을 실험적으로 수행하였다. 실험체는 지름 400mm, 높이 2,000mm인 2주형 원형교각 10기를 제작하였으며, 하중은 0.1f_{ck}A_g 크기의 축방향하중하에서 교축방향과 교축직각방향의 이축 횡방향하중을 교번 반복재하하였다. 실험변수는 심부구속철근비, 주하중방향, 주철근 겹침이음 그리고 보강방안을 선택하였다. 주철근 겹침이음이 있는 교각에 대한 보강방안으로 steel band, steel jacket, 그리고 prestress 강선을 이용하였다. 실험 결과 주하중방향이 교축직각인 실험체가 소성힌지구간이 교각의 상 하부 양측에 발생하면서 주하중 방향이 교축방향인 실험체보다 연성 능력이 우수한 것으로 나타났다. 프리스트레스 강선으로 보강한 실험체는 과보강으로 인한 소성힌지구간의 이동으로 연성도 저하가 나타났으나, steel jacket 및 steel band로 보강한 실험체는 모두 요구연성도를 만족하는 것으로 나타났다. 특히, steel band에 의한 보강방안은 시공성 등을 감안하여 바람직한 철근 콘크리트 교각의 내진 보강방안으로 고려될 수 있다.

본 논문에서는 원전내부의 내진범주 1급 계전기를 포함하고 있는 캐비닛 구조물의 최적내진보강에 대한 연구를 수행하였다. 지진시 계전기는 구조적인 파괴보다는 떨림에 의한 기능적 파괴가 발생한다. 이를 방지하기 위해서는 캐비닛구조물의 응답을 적정 수준이하로 감소시켜야 하므로 다양한 감쇠보강의 설치패턴에 따라 최적의 감쇠계수를 {\mu}-GA(micro-Genetic Algorithm)기법을 이용하여 산정하였다. 대상캐비닛 구조물은 해석의 정확도와 계산의 효율성을 만족시키기 위해 이용한 프레임구조로 모델링되었다. 구조물의 응답은 감쇠기의 비선형거동을 고려한 비선형 시간이력해석에 의해 얻어진 가속도응답스펙트럼으로 나타내었다. 목적함수는 구조물의 해석에서 얻어진 응답스펙트럼의 최대값과 목표 포괄기기내진력 스펙트럼 (GERS; General Equipment Ruggedness Spectra)의 최대응답비를 기초로 작성되었다. 해석결과 적절한 보강패턴을 선정한 경우 좋은 적합도의 향상을 보였으며 특히 감쇠지수의 값이 작은 경우 적합도의 개선효과가 뛰어났다.??