The change of natural frequency according to seismically damaged reicforced concrete (RC) frames was evaluated by using shaking table test results of full-scale one-span RC frame. As the damages of cracks and yields of reinforcing bars were occurred, the frequency decreased. The frequency got decreased to about a half of the initial frequency when the RC frame specimen collapsed.

Recently, an interest in volcanic eruption of the Mt. Baekdu is increasing. If the Mt. Baekdu has volcanic eruption, volcanic ash and earthquake will occur. These can give moderate or severe damages to the structure. But the studies of volcanic earthquake and structural damage by volcanic earthquake is not enough. In this paper, structural damages by volcanic earthquake were investigated and analyzed in connection with VEI-Magnitude and Distance-Magnitude relationships.

Non-linear hysteresis model and analysis method are suggested to evaluate hysteresis behaviors of reinforced concrete frame having spandrel wall which was retrofitted by steel damper. As the results of non-linear static analysis, the proposed non-linear hysteresis models can represent the results of experiments similarly.

현재 백두산에 대한 지진동 관측 및 관련 연구보고서에 따르면 2002년 6월 중국 동북부 왕청현과 두만강 일대에서 M7.3의 지진이 발생한 이후 지속적으로 화산성 지진 발생 빈도 및 규모가 증가해 왔다. 하지만 구조성 지진과는 달리 화산재해로 인한 화산성 지진에 대한 지진특성 규명에 관한 연구는 매우 미진한 상황이다. 본 연구에서는 화산성 지진파 원자료 수집 및 DB작성을 수행하고 이를 통하여 응답스펙트럼특성, 동적특성, 거리감쇠 특성에 대하여 구조성 지진파와 특성비교분석을 실시하였다. 응답스펙트럼 분석 결과, 구조성 지진파에 비하여 화산성 지진파의 경우 탁월주기가 0.1~0.3초로 나타나 비교적 단주기 성분이 강한 것으로 나타났으며, 진원깊이에 따른 감쇠특성 분석 결과 두 지진파가 정반대의 특성을 나타내었다.

최근 세계적으로 뉴질랜드 크라이스트처치 지진(규모 6.3), 아이티 지진(규모 7.0), 중국 쓰촨성 지진(규모 7.9) 등의 지진발생 횟수가 증가하고 지진규모도 대형화 되는 추세이며, 우리나라에서도 대형지진발생 가능성이 제기되고 있다. 지진이 발생할 경우 국내 기존 저층건축물의 대부분을 차지하고 있는 조적조 건축물의 피해가 상당할 것으로 예상된다. 조적조 건축물은 연직하중에 대해서는 상당한 저항력을 가지고 있으나, 연성능력이 부족하여 지진 등과 같은 횡하중에 대하여 매우 취약한 단점을 가지고 있다. 그러나 조적조 건축물은 지진에 대한 예방책이 마련되어 있지 않은 실정이며, 이러한 피해를 막기 위해서 조적벽체의 내진성능 평가 및 국내 실정에 적합한 내진보강기법의 개발이 절실히 필요하다. 조적조 건축물의 내진성능을 확보하기 위해서 선행연구1)에서 지진취약부 보강을 위한 보강공법이 제안되었다. 본 연구에서는 제안된 내진보강공법의 적용유무에 따른 비보강/내진보강 조적벽체의 파괴모드 및 내진성능을 파악하고 실험결과 분석을 통해 제안된 내진보강공법의 효과를 검증하고자 한다. 조적벽체의 내진성능을 파악하기 위한 실험을 통해 조적벽체의 개구부 유무에 따른 파괴양상과 전단내력의 변화 등을 관찰하고, 제안된 내진보강방법을 적용한 변수 실험을 통해 제안된 공법이 내진성능에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 내진보강방법은 지진취약부 보강 위주로 설계되었으며, 기존의 조적조 건축물의 내진보강방법을 조사하여 시공성 및 경제성 면에서 뛰어난 면외방향 보강을 위한 메탈라스와 지진취약부를 보강하는 강판을 부착하는 형태를 사용하였다. 비보강 조적벽체는 Rocking과 Sliding에 의한 파괴와 개구부가 있는 시험체의 경우에는 개구부 전단균열이 발생하였다. 비보강 조적벽체의 실험결과를 분석하여 메탈라스와 강판으로 보강하는 방법을 제안하였다. 제안된 내진보강방법을 적용한 조적벽체는 비보강 조적벽체 정적실험에 비해서 강성, 강도, 연성능력 면에서 우수하였다.

현재 국내의 경우 내진설계가 되어 있지 않은 건물들이 많다는 점을 감안하면 특히 예상 발생 지진에 대하여 건물의 내진안전성을 확보하기 위해서는 먼저 대상건물의 내진성능을 정확히 평가하는 것이 중요하다. 국내에서 기존건축물의 내진성능평가 기법이 연구되기 시작한지 20여년이 흘렀고, 그동안 다양한 평가방법이 제안되었다. 그러나 제안된 평가방법은 미국이나 일본의 평가방법을 도입 및 수정하는 내용이 주가 되어 국내실정에 맞지 않는 부분도 많이 발견되었다. 따라서 국내에서 제안된 기존 건축물의 내진성능 평가기법에 관한 연구는 아직까지 초보적인 단계라고 할 수 있다. 국내의 내진기준은 신축 건축물들에 적합한 것으로, 내진기준이 정립되기 이전의 건축물들에 대한 평가기법이 여전히 부족한 상태이다. 본 연구에서는 국내외의 내진성능평가법을 분석하고 장단점을 파악하는 것이 목적이며, 미국, 일본 및 국내의 내진성능평가법을 요약하고 비교하였다.

2008년 중국의 쓰촨성 지진시 기존 학교 건축물의 피해가 매우 심각하였으며, 학교 건축물은 청소년의 인명보호, 재난시 대피장소로의 이용 등을 위하여 내진성능의 확보가 매우 중요하다. 국내 학교 건축물의 경우, 주로 2000년 이전에 설계된 저층 철근콘크리트(이하 RC) 구조로 내진성능이 부족하며 골조내 조적 허리벽이 기둥의 수평변위를 구속하여 단주화로 인해 전단파괴 될 가능성이 높다. 이에 대한 내진보강으로 선행 연구에서 강재이력댐퍼를 골조 내에 설치하여 기둥을 전단보강하고 이력댐퍼에 의해 에너지를 흡수하는 장치인 강재댐퍼시스템을 제안한 바 있으며, 실험적 연구를 통하여 그 성능을 확인하였다. 반면 이를 뒷받침할 수 있는 해석적 연구는 부족한 실정으로, 본 연구에서는 선행 연구에서 제안된 강재댐퍼시스템의 비선형 해석모델을 제시하고, 이에 대한 비선형 정적해석결과를 실험결과와 비교하여 해석모델의 타당성을 검증하였다. 강재댐퍼시스템의 부재 모델링 요소는 비선형 거동을 나타내는 스프링을 가지는 선형요소를 사용하였으며, 모델링 방법은 (1)강재댐퍼시스템의 모든 부재를 각각의 선형요소로 모델링한 전체모델과 (2)모델링의 간략화를 위하여 강재댐퍼시스템의 슬릿형 강재이력댐퍼(이하 슬릿댐퍼)와 하부 지지기둥을 각각 하나의 선형요소로 모델링한 간략모델의 2가지로 하였다. 또한 슬릿댐퍼의 비선형 이력모델을 Bi-Linear, Tri-Linear, Ramberg-Osgood 형의 3가지를 사용하여 총 6개의 해석변수를 사용하여 비선형 정적해석을 수행하였다. 전체모델과 간략모델을 이용하여 해석을 수행한 결과, 내력 및 이력거동 등 강재댐퍼시스템의 성능은 거의 일치하는 경향을 나타내었다. 또한 슬릿댐퍼의 비선형 이력 모델을 변수로 해석한 결과, Bi-Linear, Tri-Linear형의 이력모델의 경우 항복하중 및 최대내력이 저평가 되었으며, 반복하중 작용시 내력이 증가하는 것을 반영할 수 있는 Ramberg-Osgood형의 비선형 이력모델을 적용한 경우 실험결과와 가장 일치하는 경향을 나타내었다.

조적조 건축물이 지진에 취약하다는 것은 이미 널리 알려져 있는 사실이다. 그에 따른 보강공법의 개발 또한 활발히 진행되어왔다. 그러나 대부분의 보강공법이 외벽보다는 내벽 위주로 개발되어져왔다. 이는 국내의 경우 외벽은 공간쌓기 방식으로 조적되어 외측에는 소성벽돌을 내측에는 시멘트벽돌을 사용하기 때문에 외측의 보강으로 인한 미관손상 및 중간에 단열층으로 인하여 보강이 수월하지 않기 때문이다. 그러나 국내외의 조적조 건출물의 피해상황을 분석해 보면 외벽의 면외거동으로 인한 붕괴가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 외벽체의 보강공법을 제안하고 제안된 보강공법의 내진성능을 실험을 통하여 검증한다. 시험체는 전면벽체와 개구부 있는 벽체를 대상으로 보강의 유무를 변수로 설정하여 총 4개의 시험체를 대상으로 한다. 실험 결과 무보강 전면벽체와 개구부 있는 시험체는 최종변위에서 면외거동이 발생하였으나, 본 연구에서 제안한 보강방법에 의해 보강된 시험체는 내력의 상승은 없었지만 면외로의 거동이 발생하기 않았으며 누적에너지 소산량이 큰 것으로 나타났다.

필로티 구조는 인구 및 산업시설의 도시 집중화로 인해 부족한 택지 및 용지의 해결을 위하여 도입된 이래, 국내 기존 저층 다세대 주택 및 근린생활시설 등의 주차공간 및 기준층 공간 확보를 위하여 주로 채택되고 있으나, 이들 필로티 구조는 지진발생시 필로티 층의 내진성능 부족으로 층 전체가 붕괴될 가능성이 높다. 하지만 이에 대한 파괴모드 및 손상 메커니즘에 관한 연구가 부족한 실정으로, 본 연구에서는 필로티 구조의 손상 메커니즘을 파악하기 위하여 저층 철근콘크리트 필로티 건축물을 모사한 실험체를 제작하여 실제 지진파를 이용한 진동대 실험을 수행하였다. 실험체는 기존 저층 다세대 주택 및 근린생활시설의 도면을 수집·분석하여 실제 대상 건축물의 구조적 특성 및 동적 응답특성을 가장 잘 모사할 수 있도록 기둥과 코어간 전단력비, 강성비 등을 고려하여 계획하였으며, 총 2개 층으로 1층은 4개의 필로티 기둥과 1개의 계단실 코어벽으로, 2층은 1층에서 연장된 코어벽과 전단벽으로 구성되었다. 실험에 사용한 지진파는 El-Centro NS파(1940년, PGA=350gal)로, 최대가속도를 기준으로 국내 내진설계기준의 지진하중 기준을 고려하여 Scale을 증가시키며 동적가력 하였다. 실험결과, 필로티층에 손상이 집중되었으며 상층부는 강체로 거동하면서 거의 손상이 발생하지 않았다. 필로티 층에서는 가진방향 코어벽체에 최초로 전단균열이 발생한 후 점차 균열이 확대되어 최종 전단파괴 된 반면, 기둥은 상·하부에 미소 휨균열만이 발생하였다. 이는 코어벽체가 기둥보다 전단내력은 더 크지만 단면 형상에 따른 수평강성 또한 커지게 되어 코어벽체와 기둥이 병렬적으로 연결된 본 실험체 경우, 강성이 큰 코어벽체에 하중이 집중되었기 때문이다. 따라서 필로티 구조를 가지는 건축물이 지진하중을 받을 시, 필로티 층에 손상이 집중되며 필로티 층에서는 강성이 큰 코어벽체의 전단파괴가 선행되고 이후 내력을 상실하면 상대적으로 기둥의 내력이 부족하여 전제 수직·수평하중을 부담하지 못하고 층붕괴에 이르는 손상 메카니즘을 가지는 것으로 판단된다.

최근 전 세계적으로 지진의 발생 횟수가 증가하고 그 규모도 대형화 되면서 우리나라에서도 대형지진발생 가능성이 제기되고 있다. 우리나라 저층 구조물의 50% 이상을 차지하는 비보강 조적조 건축물은 노후화되었고 내진설계가 적용되지 않았을 뿐만 아니라 구조형식 자체가 중력저항형식으로 지진하중에 매우 취약한 구조이기 때문이다. 지진이 발생할 경우, 조적조 건축물의 붕괴로 인하여 막대한 인명피해 및 재산피해가 발생할 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 실물크기의 2층 조적조 건물을 대상으로 선행연구1)에서 제안된 내진보강공법의 적용유무에 따른 진동대 실험을 수행하여 비보강 및 내진보강 조적조 건물의 거동 및 파괴형상과 제안된 내진보강방법의 내진성능을 평가하는 것을 본 연구의 주된 목적으로 한다. 실험체는 실대형 조적조 건물을 진동대의 크기 및 용량을 고려하여 2층으로 계획하였고, 4면의 벽체에 대하여 벽체의 크기, 개구부의 유무, 개구부의 크기 및 위치를 변수로 하여 제작하였다. 내진보강 실험체는 선행연구1)에서 제안된 바와 같이 지진 취약부 및 면외방향으로 메탈라스 및 강판 띠를 설치하여 내진보강 하여 제작하였다. 지진파는 El-Centro NS파(1940년, PGA＝350gal)로 최대가속도를 기준으로 실험체의 파괴모드를 고려하여 스케일을 증가시키면서 가진하였다. 비내진보강 실험체는 개구부 전단균열, 바닥슬래브-벽체 접합부파괴가 주된 파괴형태로 나타났으며, 가진스케일 증가에 따라 균열이 확장되며 최종파괴에 이르렀다. 내진보강 실험체는 지진취약부 집중보강으로 인해 개구부 전단균열은 미미하였고, 가진스케일의 증가에 따라 실험체 전체의 강체거동에 의해 바닥슬래브-벽체의 파괴에 의해 실험이 종료되었다. 내진보강 실험체는 비내진 실험체에 비해서 변위응답이 2배이상 증가하여 연성능력이 향상되었고, 가속도 응답도 약 20%이상의 응답 저감효과를 보였다. 입력에너지 또한 비보강 실험체에 비해 4배 이상의 에너지 흡수능력을 보여 우수한 내진보강효과가 발휘된 것으로 나타났다.

강구조물의 고력볼트 마찰접합부에 있어서 마찰면의 부식은 장기적으로 마찰력 감소와 접합부 내력저하를 초래한다. 본 연구는 고력볼트 접합부의 부식을 방지하고 소요 역학적 성질을 만족시키기 위해 접합부의 마찰면에 Zn/Al 금속용사 방청처리 한 고력볼트 접합부를 대상으로 마찰면의 표면처리방법과 피막두께를 주요 변수로 하여 인장시험을 실시하였고, 실험으로 부터 마찰면 표면거칠기와 미끄럼계수를 측정하였다. 무도장 샌드블라스트 처리한 접합부 및 샌드블라스트 처리 후 금속용사를 실시한 볼트 접합부의 미끄럼 계수는 국내 규준의 규정 값과 비교하여 동등 이상의 우수한 미끄럼계수 값을 나타냈다.