전 세계 대부분의 국가들은 탄소배출량을 줄이기 위한 노력을 지속하고 있다. RC구조물의 탄소배출량을 줄이기 위해 수십 년간 건설 분야의 많은 연구자들이 철근콘크리트 구조물에서 철근을 FRP보강근으로 대체하기 위한 연구를 수행하여 왔다. 북미지역을 비롯한 일부 지역에서는 해양구조물이나 도로 등에 CFRP보강근을 사용한 바 있다. 그러나 건축물에는 철근을 CFRP보강근으로 대체한 사례와 적용을 위한 연구는 거의 진행되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 예제건물을 선정하여 철근콘 크리트구조로 설계한 후, 철근을 CFRP보강근으로 대체하여 설계함으로써, 철근콘크리트건물에서 철근을 CFRP보강근으로 대체 하였을 때 철근량을 비교하였다. 그 결과 슬래브의 철근비가 0.005미만으로서 CFRP의 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 안전 율 측에서도 우수한 것으로 나타났다.

2017년 지진에서 다수의 필로티형 건물에 손상이 발생함에 따라 필로티형 건물의 내진성능 평가의 중요성이 대두되 었다. BST면의 활용과 검증은 여러 연구자들에 의해 이미 수행되었다. BST면을 활용하여 필로티형 건물의 횡저항성능을 파악 할 수 있다면, 필로티형 건물의 초기 계획 또는 내진보강 계획 시 횡력저항 시스템을 배치하는데 도움이 될 것이다. 이에 본 연 구에서는 필로티형 건물에 BST면의 적용가능성을 파악한 후, 실제 지진피해를 입은 필로티형 건물의 보강 전과 후의 BST면을 비교하여 횡저항성능을 파악하였다. 그 결과 손상된 필로티형 건물을 보강함에 있어 보강된 평면의 BST면과 밑면 전단력에 대 한 비틀림 모멘트의 비를 기울기로 하는 거동 분석을 통해 필로티형 건물의 횡저항성능을 파악함으로써 보다 효과적인 보강방 안을 제시할 수 있었다.

전 세계 각국은 탄소 배출량을 줄이기 위한 다양한 노력을 하고 있다. 지난 수십 년간 몇몇 연구자들은 탄소배출량 을 줄이기 위해서 철근콘크리트 구조에서 철근을 FRP로 대체하기 위한 연구를 수행해 왔다. FRP보강근을 휨부재로 사용하기 위한 연구는 많이 수행되어 왔으나, FRP 보강근 기둥의 성능을 평가하고 설계하기 위한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 본 연 구는 FRP보강근 콘크리트 구조 기둥과 철근콘크리트 기둥의 P-M 상관도를 비교하고, 철근콘크리트 기둥에서 철근의 대체재로 서 FRP보강근의 활용 가능성을 제시하였고, 변수는 콘크리트의 압축강도, FRP보강근의 종류, 보강근비이다.철근을 GFRP로 대체 할 경우, 요구 GFRP 보강근의 양은 철근의 4배이며, 철근비가 4% 이상이면 동일한 단면으로는 설계할 수 없다. 편심거리비가 1.0보다 크거나 철근비가 4%보다 작은 철근콘크리트 기둥의 철근을 CFRP로 대체할 경우, 보강근의양을 1/2수준으로 줄이거나 단면 크기를 줄일 수 있다.

In this paper, the flexural capacity equation of FRP-bar reinforced concrete beams was verified by comparing the experimental results and flexural capacity obtained according to the ACI procedure. And, also the economic feasibility of FRP-bar reinforced concrete beams was analyzed by comparing nominal moment capacity of beams. The results of analysis were as follows, 1) GFRP concrete beams have lower flexural performance than reinforced concrete beams, whereas CFRP concrete beams have similar flexural performance to reinforced concrete beams under the same reinforcement ratio 2) Although the design moment increased as the compressive strength of concrete increased, the flexural performance of GFRP reinforced concrete beams was found to be lower than the reinforced concrete beams for all reinforcement ratios.

단면증대공법은 경제성과 시공상 보편적으로 사용되는 공법으로 우리나라의 철근콘크리트 기둥을 보강하기 위한 공법으로 널리 사용되어 왔다. 이와 관련하여 단면증대된 부재의 성능에 관한 실험적 또는 해석적 연구는 수행된 사례가 있으나, 휨성능과 단면증대 부분의 표면거칠기 범위의 상관관계에 대한 연구는 수행되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 단면증대된 보의 휨성능을 평가하기 위해 표면거칠기의 범위를 변수로 한 단면증대보의 휨실험을 수행하였다. 그 결과는 다음과 같다. (1) 시공에서 사용되는 방법에 따라 거칠기 처리가 된 표면의 거칠기 이력을 분석한 결과 인접 산과 골의 차이는 6mm를 초과하였다. (2) 거칠기 이력이 측정된 거리가 600mm를 초과하연, 거칠기 지표는 일관된 결과를 나타내었다. (3) 표면거칠기처리를 하지 않은 보의 휨성능과 비교할 때, 표면거칠기가 된 보의 휨강성은 25%증가하고, 항복강도는 9%, 최대강도는 6%증가하였다. (4) 모든 시험편은 표면거칠기 처리의 유무에 상관없이 단면해석결과 나타난 항복강도보다 높은 강도를 나타내었다.

Because of the economy and construction simplicity, Jacketing method has been widely used in strengthening RC columns in Korea. Although some studies on the compressive performance of jacketed elements have been conducted by experimental or analytical methods, the correlation between the axial performance and the surface roughness of the jacketed element has not been performed. In this study, the surface roughness of chipped surface of old element was measured and the compressive strength test was performed to evaluate the surface roughness and jacketed effects. The test results are as follows; (1) Compressive strength was improved by 1.8%∼3.1% by chipping, (2) Compressive performance of the jacketed elements reduced to 85%∼93% of theoretical values, (3) As a result of analysis of correlation between surface roughness index and axial strength, surface roughness index based on the wave length was more effective than existing methodology for evaluation surface roughness.

The purpose of this study is to present a method that can estimate the height of reaction facilities for large structural experiment through load flow as primary design procedure. The characteristic of the load transmission according to the type of experiment was analyzed to obtain tensile and compressive forces occurring on the reaction facilities. Strong walls that are affected by the bending moment is applied the post-tensioning method, and the strong floor under the control of the tension and compression is designed in accordance with the load flow. And the optimum cross-section of the reaction facilities was obtained by comparing the stresses of the tensile stress and crack the concrete. Through validating elastic analysis, the design results were satisfied a given design conditions.

강한 지진에 대한 필로티형 고층 철근콘크리트 건물의 거동을 묘사하기 위한 해석기법의 개발과 성능평가를 위해, 상부벽식 하부 골조형식인 필로티형 건물에 대한 1/12축소 진동대 실험결과와 OpenSees를 이용하여 실험모델에 대한 비선형 시간이력해석을 수행한 결과를 비교하였다. 하부골조 형식은 모두 골조로 이루어진 형태(BF)와 전단벽이 한쪽 외부골조에 치우쳐 비틀림이 발생하는 형태(ESW)의 실험체에 대해 해석연구를 수행하였다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률관계를 정의한 후 이를 단면에 이식시킨 섬유모델을 통해 비선형거동을 나타내도록 하였으며, 벽체는 MVLEM모델을 이용하였다. 해석결과 본 논문에서 제시한 비선형 모델은 필로티층의 거동(예를 들면 필로티층의 항복강도와 강성 상부구조물의 흔들림, 거동, 그리고 축력의 변화에 따른 축강성과 전단강성의 변화)을 비교적 정확하게 묘사하였다. 그러나 MVLEM으로 벽체의 비선형거동을 구성한 결과 거시거동은 실제 모델을 잘 따랐으나, 비틀림이 주된 진동주기일 때 발생하는 벽체 횡강성의 급격한 증가와 Warping현상으로 인해 코너기둥에 발생하는 과도한 인장력은 제대로 반영하지 못하였다. 비선형 해석으로 설계부재력을 구할 경우 실제보다 약 20{\sim}30% 작게 나타났는데, 이는 실험과 해석방법의 차이때문에 발생한 것으로 보이며, 비선형 거동이 과도하게 발생한 수준의 지진에 대해서는 필로티형 건물의 거동특성을 충실히 나타내었다.

세가지 형태의 고층 비정형 철근콘크리트 건물에 대해 OpenSees를 이용하여 비선형정적해석을 수행한 후, 해석결과와 진동대 실험결과를 비교하여 해석방법에 대한 검증을 수행하고, 해석결과 나타난 비정형 건물의 성능과 하부 필로티부분의 파괴양상을 분석하였다. 선정된 모델은 필로티층이 골조로만 이루어진 모델 (모델 1), 필로티층 내부중앙골조에 벽체가 있는 모델 (모델 2), 그리고, 필로티층의 한쪽 골조에 벽체가 있는 모델 (모델 3)이다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률 관계를 섬유모델에 이식하여 비선형부분의 거동을 묘사하고, 벽체도 비선형모델을 이식한 트러스로 이루어진 MVLEM을 적용하였다. 그 결과 축력이 작용함에 따른 기둥의 전단강성변화, 벽체의 들뜸현상 등과 같이 진동대 실험에서 나타난 거동특성을 비교적 정확하게 묘사하였다. 초과강도 측면에서 하부골조에 벽체를 포함하고 있는 모델 2와 모델 3은 모델 1보다 2배 가까이 크다. 이와 같이 모델 2와 모델 3의 초과강도와 연성이 큰 이유는 모델 2와 모델 3의 경우 모델 1로 설계된 골조에 벽체가 낀 벽의 형태로 설계되었기 때문으로 보인다. 그리고, 연성의 측면에서 모델 1과 모델 3은 모델 2의 보다 1.17배 큰 것으로 나타났다. 모델 1과 모델 3의 경우 골조부분에 과도한 모멘트가 작용하여 파괴에 이른 반면, 모델 2는 하부전단벽의 전단파괴에 의해 파괴되었으며, 모델 1과 모델 3에 비하여 크게 작용한 전도모멘트로 인해 기둥에 작용하는 축력의 변화가 크게 발생하였다.

최근 우리나라에서는 건축적 또는 사회적 요구로 비정형 고층 RC건물이 급증하고 있으나, 이와 같은 건물을 내진설계하는데 요구되는 지진의 방향성과 직교성을 적응하기 위한 구체적인 방법이 제시되어 있지 않아 설계자들이 설계하는데 어려움이 있다. 따라서, 본 논문에서는 우리나라에서 실제 건설된 비정형고층 RC건물을 스펙트럼해석법과 시간이력해석법에 따라 SAP2000을 사용하여 동적해석을 수행한 후, 하부골조 기둥의 설계력을 비교함으로써 주축의 설정과 지진의 방향성을 고려하는 것이 설계력에 미치는 영향, 그리고 방향성과 직교성을 모두 만족시킬 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 연구결과 내린 결론은 다음과 같다. 1) 지진에 직각방향 전단력이 발생하지 않는 방향을 주축으로 정의하여 설계부재력을 구하면, 동적밑면전단력 보정계수가 감소하기 때문에 X, Y축을 주축으로 정하여 설계부재력 구하였을 때보다 설계부재력이 15\%정도 작은 값을 보여주었다. 2) 100/30법에 따라 방향성을 고려하여 구한 설계부재력은 2방향 시간이력해석결과로부터 구한 최대설계부재력보다 큰 값을 보여주어 100/30법에 따라 직교성을 고려하는 방법은 타당한 것으로 나타났으나, 시간이력해석결과에서 부재력을 나타내는 벡터(P,\;M_y,\;and\;M_z) 많은 부분이 100/30법에 따라 예측한 설계부재력의 영역을 벗어났다

최근 우리나라의 대도시에서는 주거와 상업기능을 동시에 갖는 복합용도의 건축물이 많이 건설되고 있는데, 이러한 건물은 대부분 하부골조에서 연층, 약층 또는 비틀림 비정형을 띠게 된다. 본 논문의 목적은 이러한 건물의 지진응답을 실험을 통해 관찰하는 것으로서 1:12 축소모델의 진동대 실험을 통해 다음과 같은 결론에 이르렀다. 1) 구조물의 불확실성으로 인한 우발비틀림을 예측하는 것은 정적해석에 의한 방법보다 동적해석에 의한 방법이 더 타당하였다. 2) 횡운동과 비틀림운동이 연관되어 있을 때, 전도모멘트는 지진방향 뿐만 아니라 지진방향에 수직인 방향으로도 상당부분 작용하였으며, 일반적인 해석프로그램에서 수행하는 모드해석법으로는 이와 같은 거동을 예측하기에 부적절하였다. 3) 모드형상과 BST 다이아그램을 통해 대상구조물과 같은 건물의 주요 진동모드와 파괴양상을 쉽게 예측할 수 있었다.

본 연구에서는 단면증대 보강된 무근콘크리트 기둥에 대한 압축강도 실험을 수행함으로써, 단면증대된 기둥의 단면 크기, 기존 콘크리트면의 표면거칠기 정도에 따른 단면증대된 기둥의 성능을 평가한 결과 다음과 같은 결론에 도달하였다. (1)표면거칠기 측정장치를 통해 표면의 거칠기 이력을 분석한 결과, 산술평균 거칠기, 최대높이, 상대높이는 거의 유사성을 갖는 반면, 이력길이와 평균 이력주기는 상관성이 떨어졌다. (2) 실험에서 나타난 최대하중을 비교한 결과, 단면증대공법을 수행할 경우, 축성능은 예상최대하중대비 최대 15%정도 감소하였으며, 거칠기 처리를 수행할 경우, 거칠기처리를 하지 않은 경우보다 최대강도가 약 4% 증가하였다. (3) 표면거칠기지표 5가지(산출평균거칠기, 최대높이, 상대높이, 이력길이, 평균이력주기)와 최대강도의 상관성을 선형추세선분석을 통해 비교한 결과, 이력길이와 최대강도의 선형추세선에 대한 값이 0.25로 다른 표면거칠기지표와의 값 (0.057~0.138)보다 훨씬 큰 값을 보여주어 거칠기이력길이가 축하중을 받는 부재의 거칠기 성능과 상관성이 가장 큼을 확인하였다. (4) 최대하중의 40%정도 수준까지는 탄성적인 거동에 의해 프와송비에 따른 횡팽창이 발생하였으나, 이후에는 실험체 내부적 손상의 진행과 균열양상에 따라 다르게 나타났으며, 최대하중의 80% 수준부터는 횡팽창에 의해 변형률이 급격하게 증가하였다.