This study investigates the seismic performance of beam-column connections using Thin-Walled Steel Composite (TSC) beams and Prestressed Reinforced Concrete (PSRC) columns. TSC beams are constructed from U-shaped thin steel plates that are filled with concrete, allowing for composite action with slabs through the use of shear connectors. They are widely applied in industrial buildings due to excellent strength, stiffness, and constructability. However, slender web plates are prone to local buckling, which may compromise their performance during seismic events. To mitigate this issue, internal supports have been introduced to enhance web stability and concrete confinement. Cyclic loading tests on three specimens—with and without internal supports—demonstrated that the supports increased moment capacity, improved energy dissipation, and effectively reduced buckling. Even slender sections demonstrated performance comparable to that of compact sections. All specimens reached peak strength at a 2.44% rotation angle, with damage localized near the supports. A practical connection detail was also proposed, taking into account constructability and structural reliability. The results provide valuable guidance for the seismic design of composite systems in large-scale structures.

본 연구는 동결융해 및 철근 부식으로 복합열화된 철근콘크리트 보를 탄소섬유 복합재료로 보강한 경우의 휨 거동을 평가하 기 위해 층상화 단면해석 모델을 제안하고 그 유효성을 실험적으로 검증하였다. 해석 모델은 열화에 따른 재료물성 저하와 CFRP 보강 효과를 통합적으로 고려하여 휨 거동을 예측하도록 구성되었다. 제안된 모델의 해석 결과, 열화 및 CFRP 보강 RC 보의 항복휨모멘트 와 최대휨모멘트 예측값은 실험값과 평균 1.01∼1.16의 비율을 보여 휨 성능을 매우 높은 신뢰도로 예측함을 확인하였다. 그러나 휨모 멘트-변위 관계에서는 일부 상이한 경향이 관찰되었다. 항복 이전 구간에서는 해석 모델의 휨 강성이 실험 결과보다 높게 평가되었는 데, 이는 해석 모델이 콘크리트의 초기 미세균열과 같은 비선형적 거동을 완벽히 반영하지 못하기 때문으로 분석된다. 반면, CFRP로 보강된 보의 항복 이후 구간에서는 해석 모델의 강성이 실험값보다 낮게 나타났다. 이는 현행 RC 이론 기반의 변위 산정 방식이 CFRP 보강재의 높은 탄성계수 효과를 충분히 반영하지 못하여 최대강도 도달 시의 변위를 과대평가하기 때문으로 판단된다.

콘크리트 구조물의 내ㆍ외부 보강재로 사용되는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 그리드의 철근 대체 가능성을 확인하기 위해, 철도용 콘크리트 침목 내부에 CFRP 그리드를 보강한 후 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 활용하여 성능을 평가 하였다. 본 연구에서는 PC 강연선 대신 CFRP 그리드를 보강하고 하중을 재하한 결과, 피복두께 40 mm에서 최대 휨-인장 응력이 2.494 MPa로 도출되었으며 이는 KR CODE 2012의 허용응력 기준을 충족하는 값으로 나타났다. 추가적으로, 본 연구에서는 설계기준에 따라 하중 조건과 응력분포를 고려하여 중립축 위치와 CFRP 그리드의 배치를 최적화한 침목 단면설계를 진행하였다. ABAQUS 해석을 통해 침목의 휨 강도와 내구성을 평가한 결과, CFRP 그리드를 적용한 침목은 기존 PC 강연 선 보강 침목 대비 유사한 수준의 구조적 성능을 확보하면서도 경량화 측면에서 우수함을 확인하였다. 이를 통해 CFRP 그리드가 철근 을 대체하여 철도용 콘크리트 침목 설계에 적합한 보강재로 활용될 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 온대산재 및 남양재 원목을 표층재로하고, 금속, 유리섬유, 탄소섬유로 보강한 코르크 보드를 중층에 배열한 코르크 복합 원목마루판 의 치수안정성을 평가하였다. 표층재에 따른 코르크 복합 원목마루판의 평균 흡수율은 백합나무(Tu)가 6.1%로 가장 높은 값을 나타내었고, 티크와 멀바우가 4.7%로 가장 낮은 값을 나타내었으며, 밀도가 낮은 온대산재를 배열한 원목마루판보다 남양재에서 낮은 값을 나타내는 것이 확인되었다. 중층보강재는 CM (cork board-metal) 타입이 CG (cork board-glass fiber) 및 CC (cork board-carbon fiber)타입에 비하여 높은 흡수율을 나타내어 밀도에 따른 흡수량의 차이가 확인되었다. 표층 수종에 따른 흡수두께팽창률은 백합나무가 7.2%로 가장 높은 값을, 티크(T)가 3.9%로 가장 낮은 값을 나타내었다. 전반적으로 금속 보강 원목마루판(CM)의 흡수두께팽창률은 유리섬유(CG)와 탄소섬유(CC)에 비하여 금속이 2–3배 높은 값을 나타내었다. 금속 보강 원목마루판을 제외한 모든 원목마루판은 목질 마루판에 관한 KS 규격 기준을 충족하는 우수한 치수안정성을 나타내는 것이 확인되었다.

본 연구는 고속철도 궤도 구조의 핵심 부재인 상부 콘크리트층(TCL)에 GFRP 보강근을 적용하여 기존 철근을 대체한 구조의 비선형 동적 거동 특성을 규명하였다. GFRP는 비도전성, 내식성, 경량성과 같은 특성을 갖추고 있어 철도 신호 간섭 방지와 내구성 향상에 적합하다. 국내외 설계기준은 정적 하중 중심이어서 GFRP 적용 구조의 동적 응답과 균열 거동에 대한 연구가 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 동적 비선형 3차원 유한요소해석을 수행하여 GFRP 보강 TCL 구조와 기존 철근 보강 구조의 하중-변위, 균열폭, 응력 분포를 비교하였다. 분석 결과, 철근 적용 구조는 높은 연성으로 인해 반복 재하에 따른 균열 확대가 크지만 GFRP 적용 구조는 취성적 파괴 양상을 보이며 균열폭이 작고 안정적이었다. 두 구조 모두 허용기준 내의 성능을 만족하였으며, GFRP 보강 구조는 특히 반복 하중에 대한 안정성과 구조 신뢰성에서 우수한 결과를 나타냈다. 본 연구는 GFRP 보강근을 활용한 철도 구조물의 설계 및 유지관 리 측면에서 실용적 근거를 제시하며, 향후 설계기준 수립에 기여할 수 있을 것이다.

Over the past decade, a global emphasis has been placed on reducing carbon emissions, with the construction industry given particular attention in this regard. In reinforced concrete structures, one proposed method to reduce carbon emissions during manufacturing is to replace steel bars with fiber reinforced polymer (FRP) reinforcing bars. Accordingly, this study conducts flexural tests on concrete FRP (CFRP)-reinforced prefabricated slabs to investigate the joints between these slabs. The experimental variables include the types of connecting reinforcing bars used at the joints of two prefabricated slabs. The experimental results revealed the following: 1) the moment capacity of the slabs did not reach the nominal moment due to the insufficient length of the CFRP reinforcing bars, and 2) steel bars were found to be more suitable than CFRP reinforcing bars for connecting prefabricated slabs, as they promote ductile failure.

Reinforced concrete (RC) piloti buildings are vulnerable in the event of earthquake because the stiffness in the 1st story columns is weak to compare with the members in upper stories. In this study, seismic performances of RC piloti structures were evaluated considering with different types of floor plane layouts according to core eccentricity. With four types of floor plane layouts, five stories plioti structures were evaluated by two approaches, a nonlinear pushover analysis and a nonlinear time-history analysis. In order to improve seismic performances by satisfying the collapse prevention (CP) level, two ductile reinforcing methods by carbon fiber sheets and steel jackets were applied. Due to eccentricities in stiffness and mass with directions of plane and vertical stories, piloti structures were greatly influenced by higher order modes, so the seismic performances by the time-history analysis were significantly different from by the static pushover analysis.

This paper aims to quantify the retrofit effect of the Bolt Prefabricated Concrete-Filled Tube reinforcement method on non-seismic school reinforced concrete building through static cyclic loading experiments. To achieve the objective, two-story specimens including a non-retrofitted frame(NRF) and a Bolt Prefabricated Concrete-Filled Tube Reinforcement Frame(BCRF) were tested under static cyclic loading, and the lateral resistant capacities were compared in terms of maximum strength, initial stiffness, effective stiffness, and total energy dissipation. In addition, the load-displacement curves were compared to the story drift limit specified in Seismic Performance Evaluation and Retrofit Manual for School Facilities to investigate if the retrofitted frame was satisfied in target performance(life safety). Experimental results showed that BCRF successfully met the target performance, with a 200% increase in maximum strength and a 300% increase in energy dissipation capacity. Additionally, both initial stiffness and effective stiffness improved by more than 30% compared to NRF. Furthermore, BCRF exhibited an effect that delayed the occurrence of bond failure.

본 연구에서는 반복 하중에 의한 철근 및 GFRP로 보강된 교각 기둥부의 비선형 거동을 수치해석적으로 모사하기 위하여 Parabolic 함수와 Weibull 함수가 적용된 콘크리트 손상 소성모델 및 운동학적 경화모델을 적용하였다. 3차원 유한요소 모델링을 구현하였으며, 고속도로용 교각 기둥부의 실제 설계 제원을 기반으로 GFRP 보강근의 축방향 배근 개수를 변화하였을 때 하중-변위 곡선 및 포락선을 도출하여 각 변수해석 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 수치해석 결과로부터, 교각 기둥부와 같은 압축부재에 기존의 국외기준에서 GFRP 보강근의 압축성능이 무시된 것은 보수적이고 과다한 설계로 판단되며, 본 연구결과는 GFRP 보강근의 압축부 설계에 대한 가이드라인이 될 수 있을 것으로 기대된다.

In densely populated urban areas, reinforced concrete residential buildings with an open first floor and closed upper floors are preferred to meet user demands, resulting in significant vertical stiffness irregularities. These vertical stiffness irregularities promote the development of a soft-story mechanism, leading to concentrated damage on the first floor during seismic events. To mitigate seismic damage caused by the soft-story mechanism, stiffness-based retrofit strategies are favored, and it is crucial to determine an economically optimal level of retrofitting. This study aims to establish optimal seismic retrofit strategies by evaluating the seismic losses of buildings before and after stiffness-based retrofitting. An equivalent single-degree-of-freedom model is established to describe the seismic response of a multi-degree-of-freedom model, allowing for seismic demand analysis. By convolving the seismic loss function with the hazard curve, the annual expected loss (EAL) of the building is calculated to assess the economic losses. The results show that stiffness-based retrofitting increases first-story lateral stiffness by 20-40%, enhancing structural seismic performance, but also results in a rise in EAL compared to the as-built state, indicating lower cost-effectiveness from an economic perspective. The research concludes that retrofit options that increase first-story lateral stiffness by at least 60% are more appropriate for reducing financial losses.

압축하중을 받는 콘크리트 충전 강관(CFT) 부재는 강관에 의한 심부구속효과로 인해 내부 콘크리트의 취성이 감소하며, 이는 CFT 부재의 압축강도를 크게 증가시킨다. 본 연구에서는 강관을 퍼포본드 리브 전단연결재로 보강하여 콘크리트의 심부구속효과를 향상 시키고, 유한요소해석 모델에서 재료 특성 및 경계 조건을 설정하여 이를 평가하였다. 이때, 강재와 콘크리트 사이의 계면 거동을 보 다 정확하게 모사하기 위해 cohesive element를 사용하였으며, 이를 통해 강관과 콘크리트 간 하중 전달을 모델링하였다. 전단연결재 로 인한 심부구속효과 향상을 검증하기 위해 퍼포본드 리브 전단연결재가 적용된 CFT 부재의 축소 모델에 대한 실험 및 유한요소해 석을 수행하였고, 전단연결재가 없는 CFT 부재와의 비교를 통해 성능 향상이 확인되었다. 퍼포본드 리브 전단연결재는 홀의 지름 및 개수를 변화시키며 파라미터 스터디를 수행하였고, 이로 인해 전단연결재의 전단저항력 변화가 심부구속효과에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 전단연결재의 전단저항력 변화에 따른 CFT 부재의 구조적 성능 차이를 분석하면서, 실험과 유한요소해석의 일치성을 검토하였다.

저층 건축물의 횡-비틀림 거동은 고차모드 효과를 증폭시킬 수 있으며, 내진성능평가 시 관련 기준은 고차모드 지배 구조물에 대해 비선형정적해석과 함께 선형동적해석을 추가로 수행하도록 규정하고 있다. 선형동적절차에는 상당한 안전계수가 적용되므로, 이는 과도한 내진보강설계로 이어질 수 있다. 이를 방지하기 위해 엔지니어들은 내진보강 시 고차모드 효과를 줄이기 위해 시행착오법을 사용해 왔다. 그러나 시행착오법에는 많은 시간과 노력이 소요되며, 결정된 보강안이 최적인지 확인하기 어렵다. 본 연구는 저층 건 축물의 수학적 모델을 수립하고 응답스펙트럼해석을 통해 고차모드 효과에 비틀림이 독립적으로 미치는 영향을 파악하였다. 이를 바탕으로 효율적인 내진보강 설계를 위해 활용될 수 있는 도표와 절차를 제시하였다. 제시된 절차를 통해 최소한의 내진보강으로 횡- 비틀림 거동하는 저층 건축물의 고차모드 효과를 효율적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.