내진설계규정이 정립되기 전에 시공된 콘크리트 교각의 경우 횡철근을 겹침이음하거나 최소한의 배근으로 최적화를 유도하였다. 따라서 지진하중 발생 시 지진에너지를 소산할 수 있는 에너지 감쇠의 효과가 기존 교각들에는 미흡한 실정이다. 본 논문은 반복하중을 받는 원형콘크리트 교각 외부에 강판, GFRP, CFRP 보강을 적용한 경우, 교각의 지진대응 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용유한요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 모델링하였으며,하중은 교각 상부에 횡방향 동적하중과 교각 전체 자중이 고려되었다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력(연성도), 손상도를 고려하여 보강에 따른 교각의 내진성능 향상도를 비교분석하였다. 비보강 콘크리트 교각의 경우 연성도는 78%로 취성파괴 구조물이었으나, 강판보강의 경우 91.0%, GFRP보강의 경우 91.9%, CFRP보강의 경우 92.0%이다. 세 가지 보강의 종류를 비교한 결과 강도, 연성도, 손상도 모두에 있어서 CFRP보강의 경우가 가장 큰 증진 효과를 보이고 있다.

Masonry-infilled walls have been used in reinforced concrete(RC) frame structures as interior and exterior partition walls. Since these walls are considered as nonstructural elements, they were only considered as additional mass. However, infill walls tend to interact with the structure’s overall strength, rigidity, and energy dissipation. Infill walls have been analyzed by finite element method or transposed as equivalent strut model. The equivalent strut model is a typical method to evaluate masonry-infilled structure to avoid the burden of complex finite element model. This study compares different strut models to identify their properties and applicability with regard to the characteristics of the structure and various material models.

구조물의 내진 성능 평가는 구조물에 가해진 지진력에 대한 변위요구와 같은 구조물의 성능 평가를 필요로 한다. 증분동적해석(IDA)은 지진하중에 대한구조물의 성능 평가를 위해 최근에 알려진 해석 방법이다. 이 방법은 구조물의 탄성 단계에서부터 항복, 파단에 이르기까지 지반가속도의 증가 수준에 따른 구조물의 전체 거동을 파악할 수 있는 방법이다. 대부분의 구조물들은 강한 지진을 받을 경우, 비선형 거동의 변형이 예상된다. 여러 가지 비선형해석법 가운데 구조물의 내진역량을 계산하기 위한 가장 정확한 방법은 비선형 시간이력해석(NRHA)이긴 하나 많은 시간과 노력이 요구되고 있다. 따라서 구조물의 비선형 거동을 보다 간편하게 예측하기 위한 정확하고 실용적인 비선형 약산해석법에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 비선형 모드중첩법(UMRHA)은 pushover곡선으로부터 구한 등가단자유도계를 비선형 시간이력해석 또는 응답스펙트럼을 이용하여 구조물의 비선형 응답을 구할 수 있는 방법이다. 직접스펙트럼해석법(DSA)은 pushover 해석으로부터 구조물의 선형 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 반복계산 없이 비선형 응답을 직접 산정하는 약산법이다. 본 연구에서는 내진성능의 증분동적해석을 위한 비선형 약산법의 정확성과 신뢰성을 비교 검토한다.

지진하중에 의한 구조물의 손상 및 피해는 지진에 의한 동적 하중을 고려한 구조물의 내진설계의 도입을 통하여 저감시킬 수 있으며, 이 때 내진설계 도입으로 인한 구조물의 내진성능 향상 및 그에 필요한 비용을 동시에 고려하여 내진설계 도입의 적합성을 검증해야한다. 본 연구에서는 내진성능의 확률적 평가를 위해서 지진하중과 구조물 자체에 내재되어 있는 불확실성을 고려하여 빌딩구조물의 지진취약도를 작성하였으며 시뮬레이션의 효율성을 높이기 위한 Latin Hypercube 샘플링 기법을 도입하여 해석을 수행하였다. 내진 설계 도입의 필요성 검증을 위해서는 구조물의 물리적 내진성능 이외에도 구조물의 사회적, 경제적 기능 및 가치에 대한 고려가 필요하며 이러한 요소를 고려한 의사결정해석 절차를 등가비용모델의 예를 들어 제시하였다.

다양한 구조시스템간 반복하중에 대한 거동 성능을 비교하고자 에너지 개념을 확장하였다. 이로부터 에너지 흡수효율이 정의되었는데 이는 구조체의 누적에너지 흡수능력을 기준이 되는 탄성-완전소성시스템의 누적에너지 흠수량으로 나누어 무차원화한 것이다. 이를 위하여 반복하중실험으로부터 구한 실험결과들을 정리하여 에너지곡선의 형태로 표현하여야 한다. 제안된 방법을 이용하여 기하학적으로, 재료적으로 또한 구법이 서로 상이한 구조체간의 내진 성능에 대한 상대적이며 객관적인 비교가 가능해진다. 또한 이 방법의 가장 큰 장점 중의 하나는 구조물의 파괴형태와 관계없이 반복하중에 의한 힘-변위 관계만 주어지면 충분하다는 것이다. 제안된 방법을 두 시험체의 실험결과에 적용하여 그 타당성을 입증하여 보았다.

Interest and requirement of seismic qualification for nonstructural components are increasing in South Korea after observing nonstructural component failures by Kyungju earthquake on 12, October, 2016. However, amplification of input motion by hight of building are not considered in most of seismic qualification or design for nonstructural components in South Korea. In this study, seismic loads are compared which is applied to seismic qualification or design for structural or nonstructural component. As a result, amplification effect by vertical location in a building for nonstructural component should be considered for efficient seismic qualifications. Also, further studies are needed how to apply those amplification effects to required response spectra.