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.

The researches related to active control systems utilizing superelastic shape memory alloys (SMA) have been recently conducted to reduce critical damage due to lateral deformation after severe earthquakes. Although Superelastic SMAs undergo considerable inelastic deformation, they can return to original conditions without heat treatment only after stress removal. We can expect the mitigation of residual deformation owing to inherent recentering characteristics when these smart materials are installed at the part where large deformation is likely to occur. Therefore, the primary purpose of this research is to develop concentrically braced frames (CBFs) with superelastic SMA bracing systems and to evaluate the seismic performance of such frame structures. In order to investigate the inter-story drift response of CBF structures, 3- and 6-story buildings were design according to current design specifications, and then nonlinear time-history analyses were performed on numerical 2D frame models. Based on the numerical analysis results, it can be comparatively verified that the CBFs with superelastic SMA bracing systems have more structural advantages in terms of energy dissipation and recentering behavior than those with conventional steel bracing systems.

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.

국내 철골모멘트골조를 이전 KBC2005 및 현 KBC2009 기준에 따라 설계한 후 비선형동적해석을 이용하여 FEMA355F의 내진성능평가 절차에 따라 성능을 평가하였다. 그 결과 비선형정적 Push-over 해석을 이용한 역량스펙트럼법과 차이가 있었다. 특히국내 철골모멘트골조는 약패널존을 가지기 때문에 비선형동적해석을 통해서만 보다 정확한 거동을 예측할 수 있었다. 국내 철골모멘트골조는 지반 조건 SB　또는 SC에 위치한다면 층수 및 R값에 관계없이 성능목표를 만족하는 것으로 나타났다. 하지만 지반 조건 SD　또는SE에 위치한다면 성능목표 만족 여부는 명확하지 않았다. 따라서 KBC2005나 KBC2009 어떤 기준을 사용하더라도 지반 조건이 상대적으로 좋다면 국내 철골모멘트골조는 내진성능을 충분히 확보하고 있다고 볼 수 있다.

본 논문에서는 벽식 구조시스템의 일부 전단벽을 제거하여 공간의 가변성을 높인 무량복합 구조시스템의 내진성능을 ATC-63에 제시되어 있는 절차에 따라 파악하였으며, 동일한 규모의 벽식 구조시스템의 내진성능과 비교하였다. 해석모델 로 12층 무량복합 및 벽식 구조시스템을 KBC 2009에 따라 설계하고 비선형 정적 및 비선형 증분 동적해석(IDA)을 수행하 여 지진응답 및 붕괴거동을 파악하였다. 무량복합 시스템은 벽식 구조시스템 보다 적은 양의 콘크리트 물량으로 설계되었 으며, 동일한 지진하중에 대하여 좀 더 큰 변위응답을 보이는 것으로 나타났다. IDA 해석결과 얻어진 붕괴 여유비(CMR) 는 ATC-63에 제시된 한계상태를 만족하여 설계지진하중에 대하여 충분한 내진성능을 보유한 것으로 나타났다.

본 연구는 학교 건물의 구조적 성능 평가를 통한 내진보강에 대한 연구이다. 본 연구의 목적은 학교 건물의 구조적 성능평가를 통하여 안전성과 사용성을 고려한 구조보강방안을 비교분석하고 합리적 내진 보강안을 제시하여 보다 지진에 안전한 건축물을 유지하는데 도움 이 되고자 한다. 이 목적을 위해 기존의 학교건물을 연구 대상으로 선정하여 내진성능평가를 실시하고 내진 보강안을 제시하였다. 본 연구의 방법은 기존의 철근콘크리트 학교건물을 대상으로 1차 내진 성능평가와 2차 내진 성능평가를 실시하였다. 위와 같은 방법으로 내진성능평가를 하여 그 결과를 분석하고 내진보강방안을 제시(강재댐퍼, 탄소막대보강재)하였다. 제시된 내진 보강방안을 대상 건축물에 적용하여 내진보강 전, 후의 내진성능평가를 통해 종합적인 결과를 도출 하였다.

FEMA P695은 설계지진하중에 대한 구조물의 붕괴 안전성 및 내진성능계수의 적절성을 검토할 수 있는 방법론을 제시하고 있다. 본 연구에서는 FEMA P695에 제시된 방법에 따라 6층, 12층 중복도 격간벽 구조시스템의 내진성능을 파악하였다. 구조설계기준에 따라 설계된 기본 모델의 해석결과와 중복도 상부 인방보의 춤이나 철근량을 증가시킨 모델의 해석결과를 비교하여 보강 효과를파악하였다. 두 예제 구조물의 증분 동적해석 결과를 바탕으로 계산된 수정 붕괴 여유비 (ACMR)는 제시된 ACMR20% 한계상태를 만족하여 설계지진하중에 대하여 충분한 내진성능을 보유하고 있는 것으로 나타났다. 인방보의 춤을 증가시킨 모델에 비해 주철근을 증가시킨모델의 ACMR 증가량이 더 현저하여 보다 효율적인 내진성능 보강방안으로 나타났다.

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 연구에서는 학교건물에서 나타나는 전형적인 조적조 채움벽 골조의 내진성능을 등가 스트럿 모델을 통해 평가하였다. 순수골조모델, 중심스트럿모델 및 편심스트럿모델의 세 가지 모형화 방법을 채택하였고, 문헌상으로 얻을 수 있는 범위의 스트럿 강성과강도를 적용하여 거동특성의 차이를 분석하였다. 역량스펙트럼에 의해 산정된 성능점에서의 변위 및 손상정도에 큰 차이가 나타났으며,채움벽은 순수골조모델과 비교할 때 중심스트럿모델에서는 유리하게, 편심스트럿모델에서는 불리하게 작용하는 것으로 나타났다. 최종극한변위에서의 거동 또한 모형화 방법 및 재료 속성에 따라서 최대강도, 층간변위, 파괴된 부재 수 및 위치 등에 큰 차이가 나타났다.

최대지반가속도(PGA : Peak Ground Acceleration)는 지진파의 최대값을 나타내는 매개변수(Parameter)이며 주로 지진파의 강도를 나타낸다. PGA가 동일하더라도 지진파에 따라 다른 동적특성을 가질 수 있고 구조물에 미치는 영향도 다를 수 있다. 따라서 PGA만으로 구조물에 미치는 지진의 특성을 평가하는 것은 바람직하지 못하다. 본 연구에서는 구조물의 비탄성 지진응답해석을 위하여 단자유도(Single Degree Of Freedom) 구조물의 시간이력해석 수행하였으며, 수치해석모델은 완전 탄소성(Perfect Elasto-Plastic)으로 가정하였다. 검토한 입력 지진파는 El Centro NS(1940)의 값을 증감한 지진파를 포함한 실측지진파, 인공지진파를 사용하였다. 이와 같은 수치해석을 통하여 PGA가 동일한 인공지진파들에 대해 비탄성 지진응답해석을 수행하고, 각 지진파에 대하여 변위연성도와 누적소산에너지를 비교하였다. 그 결과 동일한 PGA를 가지더라도 지진파에 따라 서로 다른 응답을 확인할 수 있었다. 따라서 지진의 특성뿐 아니라 구조물의 특성을 반영할 수 있는 지표가 필요할 것으로 판단된다. 구조물의 비탄성 지진응답을 대표할 수 있는 SI(Spectrum Intensity)는 속도응답스펙트럼의 일정구간에 대한 적분을 통하여 얻을 수 있다. 이러한 SI와 변위연성도 및 누적소산에너지의 상관관계 분석을 통하여 구조물의 지진에 대한 비탄성응답의 대표값으로 SI가 적합하다는 것을 확인할 수 있다.

지진취약도 분석은 원자력 발전소의 내진성능평가를 위하여 발전되어져 왔지만, 현재는 적용성이 건물과 교량 등에도 확대되어지고 있다. 일반적으로 지진취약도 곡선은 수많은 지진가속도 기록을 이용하여 비선형 시간이력해석으로 구한다. 비선형 시간이력해석에 의한 지진취약도 분석은 구조물의 모델링과 해석에 많은 시간이 소요되는 과정을 요구한다. 비선형 시간이력해석의 이와 같은 약점을 보완하기 위해서 변위계수법과 역량스펙트럼 방법과 같은 간단한 해석방법을 지진취약도 분석에 적용하였다. 변위계수법과 역량 스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선의 정확성을 평가하기 위하여, 철근콘크리트 전단벽 구조물에 대한 변위계수법과 역량스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선을 비선형 시간이력해석에 의해 구해진 지진취약도 곡선과 비교하였다. 지진취약도 곡선의 작성을 위해서는 설계스펙트럼에 대응되는 190개의 인공지진과 Shinozuka 등이 제안한 방법이 적용되었다.

본 연구에서는 기존 건물의 내진성능평가 요령의 개선안을 바탕으로 비보강 조적조 건물의 내진성능을 평가하였다. 평가 절차는 예비평가, 1차상세평가, 2차상세평가의 3단계로 구성되어 있으며, 보수적인 평가로 시작하여 점차 상세한 평가를 실시한다. 본 연구의 목적은 이와 같은 단계적 평가의 실효성을 검증하고 평가결과와 조적조 벽량과의 상관관계를 분석하는 것이다. 연구를 위해 10개의 2층 비보강 조적조 건물을 선택한 후 3단계 절차를 이용하여 단계별로 성능평가를 수행하였다. 연구 결과, 예비평가와 1차상세평가간에 성능수준이 절차의 의도와 역행해서 나타났다. 따라서 앞으로 본 연구 결과에서 나타난 각 평가 단계별 문제점을 보완할 필요가 있다.

본 연구에서는 중요 통신장비의 지진발생시 파손 및 성능저하를 방지하기 위하여 구조물로 전달되는 가속도를 조절할 수 있는 CFPBS(Cone-type Friction Pendulum Bearing System:원추형 마찰진자베어링)를 개발하고 내진성능을 검증하였다. CFPBS는 기존의 FPS(Friction Pendulum System)와 다르게 원추형으로 제작되었으며 보다 큰 마찰력을 얻기 위하여 마찰면에 패턴을 음각하였다. CFPBS의 고유성능을 파악하기 위하여 4개의 CFPBS가 하나의 개체를 이루도록 제작된 지진격리장치를 이용하여 자유진동시험을 수행하였다. 운동방정식으로부터 유도된 CFPBS의 이론식과 Newmark-{\beta} Method를 이용하여 내진성능을 검증하기위한 MATLAB7.0 기반의 동적 수치해석프로그램을 제작하였으며 CFPBS의 제작 시 원하는 성능을 발휘할 수 있도록 간략화된 CFPBS의 설계식을 제안하였다. 수치해석을 통한 CFPBS의 내진성능평가를 위하여 건축구조설계기준(KBC-2005)의 최대지진규모에 해당하는 인공지진파를 생성하고 검증하였다. El Centro NS(1940)와 Kobe NS(1995), 인공지진파 등을 사용하여 CFPBS의 상부질량과 경사각을 매개변수로 하는 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 결과를 토대로 CFPBS의 내진성능을 평가하였으며 수치해석의 결과와 설계식을 이용하여 동일한 조건에서 얻어진 결과를 비교분석하였다.

최근 들어 슬래브 차음성능에 대한 관심이 커지고 있으며 이에 대응하여 슬래브 두께 증가가 요구되고 있다. 또한 건축물의 효율적인 공간 활용을 위하여 장스팬의 바닥판 시스템이 많이 사용되고 있다. 이러한 요구를 만족하기 위해 개발된 바닥판 시스템중의 하나가 2방향 중공슬래브이다. 2방향 중공슬래브의 구조적 성능을 확인하기 위해서는 지진이 발생하였을 때의 안전성에 대한 검토가 반드시 필요하다. 따라서 본 연구에서는 재료비선형 시간이력해석을 통하여 2방향 중공슬래브의 지진하중에 대한 거동을 평가하였다. 효율적인 시간이력해석을 위하여 기존에 제안된 등가플레이트 모델을 사용하였고, 또한 유효보폭법을 적용한 비선형 모델을 이용하여 2방향 중공슬래브를 적용한 예제구조물의 내진성능을 평가하였다. 이를 통하여 2방향 중공슬래브를 사용한 구조물이 동일한 슬래브 두께의 일반 플랫 플레이트 구조물에 비하여 내진성능이 저하되지 않음을 확인 할 수 있었다.

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.

본 연구에서는 지진시 앵커기초의 파괴한계성능을 평가하기 위하여 진동대 실험을 수행하였다. 앵커기초에 발생 가능한 열화현상인 균열의 영향을 평가하기 위하여 균열이 없는 시편, 관통균열 시편 그리고 파괴예상면 내에 측면균열이 있는 시편을 제작하여 각각의 파괴한계성능을 평가하였다. 우선적으로 임팩트 해머에 의한 가진 실험을 통하여 동특성분석실험을 수행하여 실험모형의 동특성을 분석하였으며, 앵커기초의 파괴 시까지 진동대 실험을 수행하여 극한거동을 평가하였다. 최종적으로 앵커기초의 설계기준과 비교하여 거동특성을 분석하였다.

철근콘크리트 건축물에서 비내력벽(Masonry Infill Walls)은 내부 칸막이벽이나 중저층 규모의 건물 외벽에 흔히 사용된다. 그렇지만 대부분의 경우에 비내력벽은 비구조체이므로 구조설계시 건물의 모형화에서 무시된다. 따라서 본 연구에서는 비내력벽을 보편화된 모형화 방법인 등가의 대각 압축 스트럿(Equivalent Diagonal Strut)으로 고려하여 비내력벽의 유무에 따른 저층 철근콘크리트 건축물의 전체적인 지진거동의 양상을 평가하고자 하였다. 해석결과로 비내력벽을 고려하면 시스템의 추가적인 강도 및 강성을 확보하여 층간변위비를 줄일 수 있으나 진동주기가 짧아져서 설계단계에서 고려한 지진하중보다 큰 하중을 받게 된다. 연약층이 있는 모델의 경우에는 기둥에 소성거동이 집중됨을 알 수 있으며 부분적인 붕괴가 전체 시스템의 붕괴 원인의 가능성을 가진다.

Many school buildings are not applied seismic code because of small size structures. But it must be designed to show enough structural performance when subject to earthquake. Especially, most of school buildings are generally used as public shelters when the natural disasters such as flood and earthquake occur. In this study, the seismic risk of the reinforced concrete school building structure was evaluated by using the seismic performance evaluation methods of low-story RC structures developed in Japan and the required seismic performance index. In this paper, the seismic performance of the school building is evaluated by considering this short-column effects, building shape and deterioration.

구조물의 지진취약도 분석을 위해서는 평가용 지반응답스펙트럼의 선택이 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 기존의 설계응답스펙트럼을 이용하여 평가된 전력설비에 대하여 등재해도 스펙트럼을 이용하여 취약도 변수를 치환하는 방법을 제시하였다. 제시된 방법을 이용하여 기존의 전력설비를 대상으로 도출된 고신뢰도저파손확률값(HCLPF)을 비교하였으며, 최종적으로 지진재해도 곡선을 이용하여 전력설비에 대한 정량적 지진위험도를 도출하였다. 결과적으로 설계응답스펙트럼을 이용한 지진위험도 평가는 전력설비의 지진위험도를 보수적으로 판단할 수 있는 것으로 평가되었다.

지진피해를 입은 건물의 주된 관심사는 건물에 남아 있는 내진성능 및 여진에 대한 안전성을 판단하는데 있다. 따라서 지진피해를 입은 지역 사회의 조속한 복귀를 위해서는 건물의 잔존내진성능 평가방법을 확립해 두는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 무보강 조적채움벽체를 갖는 RC 건물의 잔존내진성능 평가방법 개발을 주목적으로, 전형적인 학교건물을 대상으로 축력레벨을 변수로 한 실스케일, 단층 1스팬 실험체를 제작하여 정적 반복가력실험을 실시하였다. 실험 중 잔존내진성능을 판정하는데 유용한 정보 중 하나인 잔류균열폭을 상세히 측정하였다. 본 논문에서는 잔류균열폭과 잔존내진성능과의 관계에 대해서 실험적, 해석적으로 검토하고 잔존내 진성능 평가를 위한 각 손상도 레벨에 대응하는 내진성능 저감계수를 제안한다.