This study reviews the status and validity of seismic design criteria (SDC) for major facilities in Korea, which are composed of performance criteria and technical standard. Various facilities with different seismic design response spectra are analyzed to identify their seismic performance and necessity of eventual retrofit. The results are used to derive improvement directions of SDC. It is also concluded that the technical standard should be improved after the revision of the performance criteria.

Simple 3, 10, and 30-story buildings with a nonstructural element which is located at roof or near the middle of the building height are selected. Based on 2009 Korean Building Code, the seismic design force applied at the nonstructural element is evaluated. Response spectrum analysis is conducted with the design response acceleration spectrum of 2009 Korean Building Code and the analytical response is compared with the seismic design force from the Code. Furthermore, an artificial earthquake based on Korean design response acceleration spectrum and the 50% intensity of El Centro earthquake, which can be considered as the maximum future earthquake possibly occurring in Korea, are selected to conduct time history analysis. When the period of the nonstructural element is shorter than 0.06 second or longer than that of the 1st period of each building, the Code equations of seismic design force for nonstructural element seems to be appropriate. However, the period of the nonstructural element is close to the one of the building's higher mode periods including the 1st period, seismic force of the nonstructural element might exceed the Code specified seismic design force.

수변 보 구조물의 내진설계는 ‘하천설계기준2009’에 따라 수행되어져야 하는데, 기본적인 내진설계 방법과 절차에 따르고 보 구조물은 기타 하천시설물로 구분되어 교량 설계기준이나 댐 설계기준을 준용할 수 있도록 규정하고 있다. 그리고 위에서 일반설계에서도 언급했듯이 보와 댐의 차이가 미미해지고 있어 댐 설계기준에 따라 적용해야 할 것으로 판단된다. 또한, 수변 보 구조물은 댐 설계기준에서 댐체, 여수로 및 부대시설물의 내진성능을 확보하기 위하여 필요한 기준을 규정하는 것으로서 신설되는 높이 15m 이상인 댐의 내진설계에 적용하고, 또한 높이 15m 미만인 소규모댐과 부대시설에 적용할 수 있다는 항목에 해당되는 것으로 보인다. 댐 설계는 “내진성능기준(1997)”에서 제시된 내진설계 성능기준을 기본으로 한다. 댐에 상당한 변형과 부분적손상이 발생하는 것은 허용할 수 있으나 지진시 또는 지진경과 후에도 댐의 저수기능은 유지되어야 하며 통제 불가능한 저수량의 유출상태는 있어서는 안 된다. 내진등급은 내진특등급 댐, 내진 I등급 댐2개의 등급으로 분류하나 고려하는 설계지진의 재현주기는 각각 1000년, 500년이어서 내진성능기준의 내진 I등급, 내진Ⅱ등급에 해당한다. 댐의 붕괴시 엄청난 인명피해와 재산피해를 고려할 때 내진등급을 내진특등급, 내진I등급으로 고려하는 것이 타당하나 댐의 거동특성으로 보아 완전한 소성설계를 할 수 없어 재현주기 2400년 지진에 대해 붕괴방지 수준으로 설계하는 것은 지나치게 지진하중을 크게 고려하게 된다. 따라서 이를 반영한 규정으로 생각할 수 있다. 지진하중은 설계진도로 산정하며 설계진도가 0.2g 이상이어서 우리나라보다 지진규모나 발생빈도가 훨씬 높은 나라에서 적용하는 진도보다 과다하다고 판단되는 경우에는 설계자는 적용설계진도를 0.2g이하로 조정할 수 있다.

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.

The seismic damage of non-structural components, such as communication facilities, causes direct economic losses as well as indirect losses which result from social chaos occurring with downtime of communication and financial management network systems. The current Korean seismic code, KBC2009, prescribes the design criteria and requirements of non-structural components based on their elastic response. However, it is difficult for KBC to reflect the dynamic characteristics of structures where non-structural components exist. In this study, both linear and nonlinear time history analyses of structures with various analysis parameters were carried out and floor acceleration spectra obtained from analyses were compared with both ground acceleration spectra used for input records of the analyses and the design floor acceleration spectrum proposed by National Radio Research Agency. Also, this study investigates to find out the influence of structural dynamic characteristics on the floor acceleration spectra. The analysis results show that the acceleration amplification is observed due to the resonance phenomenon and such amplification increases with the increase of building heights and with the decrease of structure’s energy dissipation capacities.

본 논문에서는 유전알고리즘을 사용하여 철근콘크리트 구조물의 최적 지진설계를 효율적으로 수행하기 위해 클러스터를 사용하는 경우 확장성을 확인하였다. 클러스터를 구성하는 코어프로세서의 개수를 증가시키면서 유전알고리즘의 각 세대에 소요되는 시간의 감소를 관찰하였다. 단일 퍼스널 컴퓨터의 구성을 분류한 후, wall-clock time과 암달의 법칙으로 예상된 값을 비교하여 예상되었던 병목현상을 확인하였다. 이에 클러스터의 확장성에서 복합적인 요인에 의한 경향을 확인할 수 있었다. 병목현상의 물리적인 요인과 알고리즘 측면에서의 요인을 구분하기 위해 유전알고리즘의 개채수를 나누어 실험을 수행하여 결과를 확인하였다.

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.

비정형 초고층 구조물은 골조 직교성이 해제되고, 형상이 복잡해 기존 설계방식보다 많은 문제점이 발생된다. 비정형성으로 인한 문제점은 설계안을 지속적으로 변경시켜 프로젝트의 효율성을 저하시킨다. 또한 해외프로젝트의 경우 해당업체 간혹은 해당국가 간 의견차로 국내보다 더욱 많은 변경상황이 발생되고 있다. 따라서 지속적인 변경상황에 전산플랫폼을 사용할 경우 효율적으로 설계변경업무에 대처할 수 있다. 파라메트릭 기반의 전산플랫폼인 StrAuto를 이용할 경우 최적의 구조 설계대안을 신속히 선정할 수 있다. 특히 StrAuto는 비선형 내진성능평가를 위한 해석 툴 간의 신속한 모델링 연동도 효율적으로 가능하다. 그래서 본 연구에서는 지진하중 변경에 따른 전산플랫폼을 이용한 내진성능평가 프로세스를 현재 구조설계가 진행 중인 몽골지역 최고층 빌딩 프로젝트에 적용하고 검증하려 한다.

Involved in a research for the application of seismic isolation to the nuclear industry, this study evaluates firstly the responses of seismic isolation system considering general ranges of structural period and damping ratio by using preliminary design formula. Secondly, coupling effects of input motions were evaluated to find out appropriate conditions of excitations and effect of the iteration for calculating yield displacement of lead core was also assessed in terms of response of a seismically isolated structure. Finally, the results of preliminary design calculation were compared with those of dynamic analysis and the propriety of the formula was evaluated and appropriate ranges of reduction factor were also suggested from the results.

본 연구에서는 변위기반 성능설계 개념에 의해 기존 철근콘크리트 기둥과 콘크리트에 강재를 매입한 SRC 합성기둥에 대하여 최대 설계지진 가속도에 대한 내진성능개선의 성능설계을 비교하였다. SRC 합성기둥은 구조물의 강도를 증가시킬 뿐 아니라 연성도를 증가시키는 효과가 있다. SRC 합성기둥의 단면은 H형 강재와 원형의 중공 강관을 매입한 형태로 구성되어 있다. SRC 합성기둥에 대한 P-M상관도와 단면 공칭휨모멘트를 분석하고 이를 바탕으로 SRC 합성기둥에 대한 설계 변위 추정을 위해 변위기반 내진 설계 알고리즘을 제시하였다. 성능기반설계에 의한 성능개선설계를 위하여 목표성능변위 및 설계지진가속도 조건에 대해 직접변위 기반 설계방법 및 변위계수법에 의한 내진성능개선 설계 방법을 제시하였다. SRC 합성기둥은 기존 RC 기둥과 비교하여 성능개선 설계 결과 변위 연성비 및 변위성능에서 크게 개선된 성능설계 결과를 나타내었다.

The interest for the stability of the structures against earthquake, which is increasing recently, is rapidly increasing. But, currently, school buildings among the reinforced concrete(RC) structures in Korea are not designed with seismic design or there are many cases of being designed with the old seismic design code, so it is estimated to have not only lives but also a great deal of economic damage are likely to occur when an earthquake occurs. In this study, proposed horizontal friction system(HFS) with rotary friction damper installed as a method to reinforce strength and hardness and to increase ductility for the low story structure of 5 stories or lower such as school buildings. For the seismic retrofitting design with horizontal friction system in which rotary friction damper is installed, Peak displacement response ratio according to elastic and inelastic behavior and ductility demand is calculated to decide elastic stiffness and strength of the HFS, design model and procedure to decide the capacity of HFS thereof is decided, and the feasibility and performance are reviewed through pushover analysis.

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.

본 연구는 인공지진파 및 기록 지진파를 이용하여, KBC2009 규준으로 설계된 강구조 건물의 거대 건물에 대한 내 력 여유도를 평가하는 것을 목표로 하고 있다. 이 논문에서는 검정에 있어서 콘크리트 슬래브로 층강성이 고정되어 있는 2-D 프레임을 고려하였고, 각각의 프레임을 구성하고 있는 보와 기둥 부재는 각 부재단에 소성힌지를 적용하 였다. 검정에 사용한 해석법은 응답 스펙트럼을 이용한 모드 해석과 기록 및 인공지진파를 이용한 시간이력해석을 선택하여 모델의 거동을 조사하였으며 해석에서는 P-delta 효과를 고려한다.

비선형 시간이력응답해석에서 입력지진동은 구조물의 탄소성 지진응답을 결정짓는 중요한 요소이다. 시간이력해석에 사용되는 기록지진동파형은 지진발생 메카니즘, 전달경로, 지반의 성질에 따른 여러 가지 인자가 복잡하게 관련되어 있기 때문에 구조물의 지진응답해석에 사용될 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 실무에서 내진설계용 지진동으로 가장 선호하지 않는 입력지진동을 선정하여 인공지진동파형을 작성하였다. 인공지진동은 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성되었다. 기록지지동과 인공지진동을 입력한 1자유도계의 탄성 및 탄소성 지진 응답해석을 수행하여 탄소성 응답스펙트럼 및 입력에너지 응답 특성을 분석하였다. 본 연구에서 작성된 인공지진동은 건축구조물의 탄소성 지진응답해석용 입력지진동으로 충분히 타당성이 있다고 사료된다.

구조물에 대한 진동제어 기술은 지금까지 일반 라멘구조물을 대상으로 하여 많은 연구가 이루어져 왔다. 공간구조물은 일반 라멘구조물과는 다른 동적응답특성을 가지고 있기 때문에 일반 라멘구조물을 대상을 개발된 진동제어 기술을 공간구조물에 적용시키기에는 불확실한 요소가 존재하게 된다. 본 논문은 대공간구조물 중에서 자중이 비교적 커서 지진응답이 크게 나타나는 트러스 형태의 아치 구조물을 대상으로 하여 수동형 TMD 설치 위치 및 질량비에 따른 제어성능을 분석하였다. 예제 아치구조물의 TMD 설치 위치에 따른 진동응답 분석결과, 모드벡터가 가장 큰 위지에 TMD를 설치하는 것이 가장 제어성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 TMD 의 질량비 변화에 따른 진동응답 분석결과, 질량비가 약 2%인 경우에 가장 효율적인 것을 확인 할 수 있었다.

중진 지역에 있는 RC 골조의 횡하중에 대한 설계에서 저층부에 있는 보와 기둥의 강도는 상층부의 강도보다 커야만 한다. 그러나 횡하중에 대한 보의 설계 모멘트를 골조의 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로 재분배 시킬 수 있고 그 결과 모든 보의 강도를 같게 할 수 있다. 본 논문은 최대한 많은 층의 보 휨 강도를 동일하게 만들기 위한 수직방향 보 모멘트 재분배의 영향을 살펴보는데 있다. 2경간-6층 RC 골조를 수직방향 모멘트 재분배를 고려한 경우와 고려치 않은 경우로 각각 설계하고 이들의 내진성능을 정적 비선형 한계하중 해석법과 동적 비선형 시간이력 해석법을 이용하여 구하였다. 해석결과 수직방향으로 보의 모멘트를 재분배하면 재분배 한 크기만큼 증가된 연성도를 요구하지만, 이 추가적인 요구는 상세설계가 잘된 RC 부재의 연성도 능력보다 작다.

현재 국내 철골 모멘트골조 접합부는 대부분 공장제작으로 품질관리가 잘 이루어져 연성능력이 상당한 수준이다. 문헌에 의하면 국내 접합부는 미국 철강협회에서 철골 중간모멘트골조에 대해 제시한 성능 기준을 충분히 만족하고 있다. 그런데 이전 설계기준인 KBC2005에서는 철골모멘트골조에 연성모멘트골조 하나만을 제공하였으나 현 KBC2009 기준은 보통, 중간, 특수모멘트골조로 다양하게 제공하고 있다. 여기서 국내 접합부 형식을 그대로 사용했을 때 어떤 시스템이 적합한지 조사할 필요성이 있다. 따라서 본 연구에서는 KBC2005의 연성모멘트골조와 KBC2009의 중간모멘트골조의 거동을 비교하여 국내에 적합한 설계 방법을 찾고자 하였다. 연구 결과 기존 연성모멘트골조의 설계 계수를 따르더라도 성능목표를 충분히 만족하는 것으로 나타났다.

현행 내진설계기준에서 RBS-B 접합부는 오직 중간모켄트골조(IMF) 시스템에서만 사용이 허용된다. 본 연구는 현행설계규준에 따라 설계한 RBS-B 접합부를 갖는 철골 모멘트골조 시스템의 내진성능평가를 수행하였다. 이를 위하여 층수(3층, 6층, 9층), 경간너비(6m, 9m), 내진설계범주(SDC C_{max}, SDC C_{min})으로 구성된 12개의 RBS-B접합부를 갖는 철골모멘트골조 건물을 설계하였고 RBS-B 접합부의 비선형 이력거동을 잘 모사하는 접합부 모델을 개발하였다. 설계된 대상골조는 ATC-63에 의해 개발된 내진성능평가방법에 따라 내진성능평가를 수행하였다. 또한 본 연구는 저자가 이전연구에서 제안한 새로운 설계법에 따라 설계된 IMF 시스템의 내진성능평가를 수행하였다. 그 결과 현행규준에 따라 설계한 몇 개의 대상골조가 적절한 붕괴여유비를 보유하지 못하였다. 반면에 새로운 설계절차에 따라 설계된 대상골조는 적절한 붕괴여유비를 보유하였다.

건물의 실제 편심은 일반적으로 계산된 값과 상당히 다르며, 정형 건물도 비틀림의 영향을 받는다. 질량분포의 비대칭성과 수직축에 대한 지반의 회전요소와 같은 요인들의 영향을 고려하고, 비틀림 비정형 건물의 취약성을 줄이기 위하여 내진설계규준에서는 우발편심과 비틀림 증폭계수를 도입하였다. 본 연구에서는 정형건물의 다양한 형상비와 평면중심으로부터의 부재위치에 따른 비틀림 증폭계수의 영향 및 이 계수에 영향을 미치는 요인을 확인하였고 보통암 지반에 위치한 다양한 편심과 형상비를 갖는 비선형 철근콘크리트 단층모델을 이용하여 비틀림 증폭계수를 검증하였다. 비선형 정적해석과 시간이력해석을 이용하여 구한 연약단부의 최대 정적변위와 동적변위는 비교적 일치하였으나 최대 정적비틀림과 동적비틀림의 차이는 편심크기가 작을수록 크게 나타났다. 1차 설계편심에 비틀림 증폭계수 적용유.무에 따라 연약단부 부재의 밑면전단력 증가가 미비하여 최대 정적변위의 증가비가 크지 않다.

본 연구는 기존 철근콘크리트 구조물에 대하여 대표적인 변위-기반 설계법인 Chopra&Goel 이 제안한 직접변위-기반 설계법의 기본개념을 적용하여 최대 설계지반 가속도에 대한 보강 Steel Jacket의 두께를 결장하고, 결정된 보강 두께를 적용하여 보강전 후 성능설계기법에 의한 비선형 해석 및 보강설계법에 의한 보다 개선된 알고리즘 및 프로그램을 제시하였다. Steel Jacket 보강된 철근콘크리트 기둥에 대한 설계 변위 추정을 위해 Steel Jacket 보강된 철근콘크리트 부재의 비선형 층상화 세그멘트 해석 모델을 제시하고, 성능기반설계에 의한 성능개선설계를 위하여 목표성능변위 및 설계자전가속도 조건에 대해 직접 변위-기반 설계 방법 및 변위계 수법에 의한 내진성능개선 설계 방법을 제시하였다. 적용 예에서 본 방법은 기존 철근콘크리트 기둥과 비교하여 성능개선설계 결과 보강 전에 비해 변위 연성비 및 변위성능에서 크게 개선된 성능설계 결과를 제공해 주었다.