Seismic fragility was assessed for non-seismic reinforced concrete shear walls in Korean high-rise apartment buildings in order to implement an earthquake damage prediction system. Seismic hazard was defined with an earthquake scenario, in which ground motion intensity was varied with respect to prescribed seismic center distances given an earthquake magnitude. Ground motion response spectra were computed using Korean ground motion attenuation equations to match accelerograms. Seismic fragility functions were developed using nonlinear static and dynamic analysis for comparison. Differences in seismic fragility between damage state criteria including inter-story drifts and the performance of individual structural members were investigated. The analyzed building had an exceptionally long period for the fundamental mode in the longitudinal direction and corresponding contribution of higher modes because of a prominently insufficient wall quantity in such direction. The results showed that nonlinear static analyses based on a single mode tend to underestimate structural damage. Moreover, detailed assessments of structural members are recommended for seismic fragility assessment of a relatively low performance level such as collapse prevention. On the other hand, inter-story drift is a more appropriate criterion for a relatively high performance level such as immediate occupancy.

This study introduces a newly developed PC non-bearing wall system to prevent the damage of RC wall-type apartments that have been heavily damaged by the 2017 Pohang Earthquake. In order to evaluate the performance of the developed PC non-bearing wall system, a static cyclic test is conducted. The prototype of test specimen is from the RC wall-type apartment which has been severely damaged by the 2017 Pohang Earthquake. The specimen with the conventional non-bearing wall system showed the similar damage of RC wall type apartment suffered from the Pohang Earthquake. In case of the specimen with the developed PC non-bearing wall system, cracks and damages were not transmitted between the walls due to the seismic slit and there were almost no cracks in the non-bearing walls. Therefore, the proposed non-bearing wall system, separated from the structural walls, could prevent spreading cracks to bearing walls and make it possible to effectively control damage due to earthquake loads.

현재 국내에서도 내진설계에 대한 요구 및 관심이 증가하여 지진해석의 필요성이 증대되고 있다. 특히 벽식 아파트는 주거용으로 가장 많이 건설되고 있어 내진설계를 위한 지진해석이 활발히 수행되고 있다. 지진해석을 위해 벽식 아파트 전체를 유한요소로 세분화하여 모형화하는 것은 시간 및 노력에 있어 효율적이지 못하다. 따라서 자유도를 감소시키면서 실제 구조물의 동적 거동을 정확히 표현할 수 있는 등가모델이 필요하다. 본 연구에서는 구조물의 변형형상과 밀접한 관계가 있는 유효질량계수를 이용하여 간편하게 사용할 수 있는 등가모델 구성방법을 제안하였다. 이 등가모델은 기둥과 보로 구성된 골조구조물을 사용하여 벽식 구조물을 등가의 모델로 치환하였다. 등가모델은 어떤 상용프로그램에서도 쉽게 적용할 수 있으며, 해석시간단축이 가능하여 단시간 다양한 지진에 대한 해석이 필요한 경우 매우 유용하게 사용될 수 있다. 또한 등가모델은 바닥슬래브를 모형화 할 수 있어 실제 벽식 아파트의 거동을 잘 표현할 수 있다. 더욱이 등가모델은 구조물의 비대칭성을 표현할 수 있어 매우 우수하다.

The reinforced concrete wall type apartments built before 1988 in Korea, which are rarely seen in other countries, were constructed using tunnel form method for convenience of construction. Tunnel form method, however, do not arrange bearing walls in the direction of long side of the apartment, and this results in little resistance capability against lateral loads in that direction. Consequently, there exists significant collapse possibility due to the formation of plastic hinge at the joints of wall and slab during earthquake. This study experimentally investigates the reinforcement methods using carbon sheet and L-shaped steel which were not seismically designed. The reinforcement method using carbon sheet and L-shaped angle, has following advantages; construction workability, usage of light-weight material, and little requirement for the installation room. The specimen with steel bar fill up using modified epoxy mortar in the mid-span of the slab shows the same stiffness as the standard specimen without reinforcement and the stiffness of the specimen reinforced by carbon sheets without L-shaped steel was increased by only about 13%, implying that those existing methods cannot provide significant reinforcement effects. For the specimens of which wall-slab joints were reinforced using both carbon sheet and L-shaped steel, the increase of stiffness ranges from 43% to 496% and the increase of energy dissipation amount ranges from 120% to 233%. Also it was identified that the linkage method using penetration bolts was more efficient than the one using expansion anchors in increasing stiffness, strength and energy dissipation capacity.

Earthquake resistant design was introduced to Korea in 1988 for tall buildings, in 1992 for highway bridges and even earlier than that for nuclear power plants. The apartments designed by large unit housing planning was constructed by tunnel form method for the construction convenient in 1980. As a results, many structures without any seismic resistance capacity were built during the 80’s. In this paper, to improve the seismic capacity in wall-slab joint, experiments which improve and retrofit a seismic capacity by steel reinforcing, unequal angle bracing, carbon sheet attachment are carried out. These methods also are economic and simple in mitigating seismic hazard, improving earthquake-resistance performance, and reducing the risk level of building occupants. Consequently these methods were confirmed its effectiveness in improving the seismic performance were confirmed its effectiveness.

구조물의 지진해석시 구조물-지반 상호작용의 영향을 무시할 수 없으며, 기초지반강성에 따른 구조물의 지진응답에 커다란 차이가 있다는 것은 이미 잘 알려져 있다. 이러한 인식에도 불구하고, 현재 벽식구조 아파트의 지진해석시 기조지반의 특성을 무시하고 기초가 매우 단단한 것으로 가정하여 지진해석을 수행하고 있다 본 연구에서는 구조형식이 독특한 의식구조 아파트 지진해석을 연약지반을 고려하여 수행하고, 지진응답을 암반과 UBC-97 지반조건의 연약지반을 고려한 지진응답과 비교분석하였다. 깊은 연약지반 위에 세워진 중, 저층 벽식구조 아파트의 내진거동은 기조의 절연효과로 지진응답이 크게 감소된 강체거동을 보여 UBC-97 설계응답스펙 트럼으로 내진설계를 하는 것은 보수적인 설계로 안전은 하지만 상당히 비경제적인 것으로 판단되었다.

본 논문의 목적은 탄소성 지진 응답해석을 수행하여 고층 벽식 아파트의 내진성능을 평가하는 것이다 먼저 구조물을 3차원 입체 모델화 하여 정적 탄소성 해석을 수행하고 층강성 및 항복 충전단력을 평가한 후 그 결과를 이용하여 집준 질량계 모델을 사용한 시간 이력 지진 응답해석을 수행한다 탄소성 이력 모델로는 bi-linear 모델 및 Clough 모델을 입력 지진동파형으로는 4종류의 기록 지진동 띠 Centro 1940 NS, Taft 1952 EW Hachinohe 1968 NSm Kobe 1995 NS를 사용하고 입력 지진동의 강도는 최대 지반속도치 12Kine이 되도록 크기를 조절하여 입력한다 탄소성 지진응답 해석결과 고층 벽식 아파트는 진도 5정도의 지진동 크기에서 전층에소성 변형이 발생하여 취약한 내진성능을 보여준다.

This paper described the dynamic characteristics of 20-story apartment buildings from the results of full-scale measurements and analysis. The natural frequencies and mode shapes are quantified by measuring and analyzing ambient vibrations of the structure and compared with the results from dynamic analysis. Comparison with computed mode shapes and frequencies shows good agreement with the experimental results. It proved that it is important to estimate coupling beam and soil parameters through a comparison of the measured results with calculated results.

이 논문에서는 최근 사회적인 이슈로 대두된 바닥충격음 중 특히 중량충격음을 저감시키기 위한 방법의 일환으로, 바닥슬래브의 두께를 증가시키는 기존의 방식과는 달리 평판형 슬래브에 장선을 설치하여 바닥슬래브의 강성을 증가시킴으로써 고유진동수의 이동을 통한 중량충격음의 저감 효과를 기대할 수 있는 장선바닥슬래브를 제안하고, 장선의 춤과 간격에 따른 중량충격음 특성을 해석적으로 분석하였다. 해석결과, 장선슬래브의 슬래브 두께가 증가할수록 음압레벨이 감소하는 경향을 나타내었으나 일정 두께 이상에서는 큰 차이를 보이지 않아 바닥두께 증가로 인한 중량충격음 차단 기대효과에는 임계치가 있을 것으로 판단된다. 또한 장선 춤의 증가와 간격 감소에 따른 바닥강성의 증가는 일관된 중량충격음 차단성능의 증가로 이어지지 않아 최적의 중량충격음 차단성능을 기대하기 위해서는 주택의 유형별로 각기 다른 장선 춤과 간격이 적용되어야 할 것으로 판단되며, 100mm 정도 장선 춤의 증가나 간격 감소로 약 1dB~2dB정도의 중량충격음 감소효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

In this study, existing wall-type apartment in 1990s is evaluated by KBC2009. Based on structural calculation, seismic performance evaluation is performed with dynamic nonlinear analysis. After that, this building is extended up to three stories in vertical direction. In this study, the seismic performance evaluation results of wall-type apartment can be used in performance-based design of the vertical extension remodeling.

Even though the need for application of damping devices is being raised even in Korea, the design process for damping system is usually performed without considering not only if the design base shear has been reduced in proper ratio, but also if the response reduction due to the application of the damping device has been actually occurred. In this research, response reduction effect was checked as a reduced base shear force, energy approach, and logarithmic decrement approach for the bearing wall apartment buildings with fluid damper.

1988년 이전에 건설된 벽식 구조 아파트는 내진규정의 적용을 받지 않아 리모델링을 위해서는 현행법규에 적합한 내진보강이 필요하다. 본 연구에서는 벽체 신설 공법에 의한 내진 보강효과를 분석하기 위하여, 개발된 리모델링 건축 평면 내에서 전단벽의 신설이 가능한 위치별 보강 효과와 벽량 및 벽두께의 변화에 따른 내진 보강 효과를 분석하도록 하였다. 내진성능의 평가는 층간 횡 변위를 이용하여 허용 층간변위의 만족여부에 의하여 분석하였으며, 건축물의 구조 모델은 슬래브의 횡 방향 기여도를 고려한 유효보 모델을 사용하였다. 본 연구의 결과에 따르면 리모델링 시 단위 모듈별 내진보강이 가능하며, 전단벽의 신설 위치와 벽량에 따라 건물 건체의 거동에 영향을 받는 것을 확인 할 수 있다.