노후 건축물은 불충분한 전단성능으로 인해 위험성이 증가하고 있다. 특히, 콘크리트 보의 전단 성능은 구조물의 붕괴를 지 연시키는 것에 있어 중요하다. 이를 개선하기 위해 본 연구는 철근콘크리트보의 전단보강 기법을 제안하고 성능을 실험적으로 평가하 였다. 이를 위해 기존 니켈-티타늄계 형상기억합금보다 경제성이 우수한 철계 형상기억합금(Fe SMA)을 선정하였다. 불충분한 내부 횡 방향 철근이 반영된 세 개의 콘크리트 보를 제작하였고 무보강, 100mm 간격, 200mm 간격의 보강 간격을 적용하였다. 정적가력시험 결과, 보강된 시험체가 강성 증진에 효과적인 것으로 밝혀졌다. 특히, 200mm 간격의 보강은 콘크리트 보의 연성적인 휨거동도 이끌어 내었다.

For important structures such as nuclear power plants, In-Structure Response Spectrum (ISRS) analysis is essential because it evaluates the safety of equipment and components installed in the structure. Because most structures are asymmetric, the response can be affected by eccentricity. In the case of seismically isolated structures, this effect can be greater due to the difference between the center of mass of the structure and the center of rigidity of the isolator layer. Therefore, eccentricity effects must be considered when designing or evaluating the ISRS of seismically isolated structures. This study investigated the change of the ISRS of an isolated structure by assuming accidental eccentricity. The variables that affect the ISRS of the isolated structure were analyzed to see what additional impact they had due to eccentricity. The ISRS of the seismically isolated structure with eccentricity was amplified more than when there was non-eccentricity, and it was boosted more significantly in specific period ranges depending on the isolator’s initial stiffness and seismic intensity. Finally, whether the displacement requirement of isolators can be applied to the variation of the ISRS due to eccentricity in the design code was also examined.

국내의 서비스 수준 지진(SLE)과 최대 고려 지진(MCE)의 두 RC 건물 구조물의 실험 및 해석 결과에서 얻은 탄성 및 비탄성 응답은 비틀림에 대한 전단 및 비틀림 거동에서 저항 메커니즘의 특성을 연구하는데 사용될 수 있다. 불균형 구조의 특성 연구에서는 전단력 및 비틀림 모멘트에 대한 병진 변형 및 비틀림 변형의 상호 작용 효과를 나타내는 방정식이 제안하였다. 탄성과 비탄성 거동에서 힘과 변형 사이에 상관 관계 유무가 다르기 때문에 증분 전단력과 증분 비틀림 모멘트를 최대 벽 프레임 변형을 중심으로 항복, 제하 및 재 하중 단계로 구분하여 해당 증분 변형 및 증분 비틀림 변형 측면에서 해석을 수행하였다. 두 가지 주요 지배 모드의 탄성 조합에서 병 진 변형은 주로 전단력에 기여하는 반면 비틀림 변형은 전체 비틀림 모멘트에 크게 기여한다. 그러나 비탄성 응답에서는 증분 병진 변 형이 증분 전단력과 증분 비틀림 모멘트 모두에 기여하게 된다. 따라서 주어진 방정식을 이용하여 비탄성 응답에서 비틀림의 편심 감 소, 비틀림 강성 저하 및 겉보기 에너지 생성과 같은 모든 현상들을 설명하였다.

An approximate analysis method is proposed to predict the dynamic amplification of shear forces in ordinary reinforced concrete shear walls as a preliminary study. First, a seismic design for three groups of ordinary reinforced concrete shear walls higher than 60 m was created on the basis of nonlinear dynamic analysis. Causes for the dynamic amplification effect of shear forces were investigated through a detailed evaluation of the nonlinear dynamic analysis result. A new modal combination rule was proposed on the basis of that observation, in which fundamental mode response and combined higher mode response were summed directly. The fundamental mode response was approximated by nonlinear static analysis result, while higher mode response was computed using response spectrum analysis for equivalent linear structural models with the effective stiffness based on the nonlinear dynamic analysis result. The proposed approximate analysis generally predicted vertical distribution of story shear and shear forces of individual walls from the nonlinear dynamic analysis with comparable accuracy.

In this study, natural period formular is presented for a RC shear wall structure with H-, T-, and L-shaped wall sections. The natural period formular proposed by Goel and Chopra and adopted in ASCE 7-10 was modified by using the ratio of the flange and web wall area. The natural periods of structures with H-shaped wall were numerically obtained, the results indicated that the ASCE 7-10 could not consider the natural period variation according to the length of the flange wall, but the proposed formula could do. Especially, ASCE 7-10 estimated much longer periods than eigenvalue analysis, and this implies that conservative seismic design is difficult. The periods by eigenvalue analysis exist between the upper and lower bounds given by the proposed formula, and conservative design is possible by using the proposed lower bound value. In order to verity the effectiveness of the proposed method, actual residential buildings with various types of flange walls are considered. Ambient vibration tests, eigenvalue analyses, and nonlinear dynamic analyses were conducted and the periods were compared with the values by ASCE 7-10 and the proposed formula. The results showed that the proposed formula could estimate more accurately the periods than ASCE 7-10.

일반적으로 깊은 보의 개구부 보강을 할 경우 개구부 주변의 부족한 내력에 대해 수직, 수평, 대각, 혹은 혼합된 배근 형태를 사용하게 되는데, 경제성과 구조적 안전성을 고려하기 위해서는 각 배근 형태 및 방법에 따른 깊은 보의 거론 평가와 적절한 조합에 관한 연구가 절실히 필요하다. 이에 본 연구에서는 개구부 보강방법을 변수로 한 simulation 모델을 통해 수직, 수평 보강의 효과에 대해 해석적으로 검증을 한 후, 각 규준에서 제시하고 있는 개구부가 있는 깊은 보의 전단 내력식을 분석하고 해당 식을 보완하여 단순지지 1경간 및 연속 경간에 적용 가능한 전단 내력 산정식을 제안하고자 한다.

비내진 설계된 철근콘크리트 골조는 내진상세의 미확보로 인하여 전단파괴의 가능성이 있다. 이러한 전단파괴를 해석 모델링에 반영하기 위하여 Moehle과 ATC 40을 포함한 4개의 전단강도감소 모델을 선택하고 비교하였으며, 각 모델을 예제 건물에 적용하여 Push-over해석을 수행하였다. 해석용 예제 모델은 3층 규모로 하였으며 국내 콘크리트 설계기준에 따라 설계하였다. 전단강도 감소모델 비교 결과, Moehle의 모델은 NZSEE의 모델보다 전단내력을 작게 평가하고 ATC 40 모델에 비하여 휨 연성도에 따른 내력의 변동이 작으며, 대부분의 경우에 고찰된 모델들의 전단내력은 ACI 318의 공칭 전단강도보다 크게 나타남을 알 수 있었다. 예제 모델의 수치해석 비교 결과, 전단강도 감소모델에 따라 건물의 수평 저항 능력에 큰 차이가 나타나며, 전단스프링에 전단강도 감소를 고려한 모델에 비하여 ATC 40의 횡 소성 변형을 제한하는 모델을 사용하면 횡저항 능력을 과소평가하게 됨을 알 수 있었다.

본 저자의 이전연구(김문영 등, 2004)에서는 2차원 차량 모형과 전단변형 및 회전관성 효과가 고려된 현수교요소와의 상호작용을 고려한 2차원 수직응답에 대한 동적해석을 수행하였다. 본 연구에서는 전단변형 효과와 편심차량의 효과를 알아보는데 목적을 두었다. 이를 위하여 전단변형 및 회전관성 효과가 고려된 3차원 현수교의 수직, 비틂에 대한 고유진동수와 모드형상, 그리고 교량-차량 에너지로부터 라그랑지안식을 이용하여 상호작용을 고려할 수 있는 3차원 운동방정식을 유도한다. 이후 모드중칩법을 이용하여 유도된 운동방정식을 Newmark method를 사용하여 동적해석을 수행한다. 마지막으로 본 연구에서 제시한 이론을 따라 수치해석예제를 수행하여 차량의 동적거동을 분석한다.

비보존력(non-conservative force)을 받는 외팔기둥의 동적 안정성 거동특성을 조사하기 위하여, 전단변형 및 감쇠효과가 고려된 Hamilton의 원리를 적용하고 무차원화 된 운동방정식 및 유한요소 정식화 과정을 제시한다. 유도된 행렬운동방정식을 이용하여 외팔보(Beck's column)의 고유치해석에 의한 정적좌굴(divergence) 및 동적 좌굴하중(flutter load)을 산정하고 Newmark-{\beta}법에 의해서 시간응답해석을 실시한다. 이러한 해석법을 이용한 매개변수연구를 통하여 전단변형 및 회전관성효과, 비보존력의 방향파라미터에 대한 임계하중의 영향, 그리고 내적 및 외적 감쇠하중의 영향이 비보존력계의 동적 안정성에 미치는 영향을 분석한다.

최근 노후화된 철근콘크리트 구조물에 대한 FRP를 이용한 보강공법의 적용이 증가하고 있다. 하지만 휨 보강에 대해서는 연구로 인해 정량적인 평가로 인해 효율적인 설계가 가능하지만, 전단보강의 경우에는 파괴메카니즘을 완전히 규명하지 못하는 상태이다. 본 연구에서는 전단보강근이 있는 철근콘크리트보에 매립형 CFRP를 전단보강하여 보강효과를 파악하고자 실험을 수행한 후, 실험결과를 토대로 분석 및 고찰을 통해 정량적인 보강효과를 도출하고자 한다. 시험체 제작시 실험변수로는 전단보강근의 간격과 보강방향으로 하여 시험체를 10개 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 전단보강근 간격과 보강방향에 따라 CFRP의 보강효과는 다소 차이를 보였다.

철근콘크리트구조물은 시간이 경과함에 따라 노후화현상이 일어난다. 이에 갱생수단으로 보수 보강이 이루어지고 있다. 현재 보강재료로써 FRP가 높은 관심과 더불어 많은 활용을 하고 이에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 그에 따른 효과를 파악하기 위해 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 탄소섬유막대(CFRP)의 순수전단내력을 파악하고, 전단보강에 따른 시험체의 전단파괴거동을 파악하고자 한다. 또한 실험변수를 탄소섬유막대(CFRP)의 보강량과 보강간격으로 두어, 이에 따른 전단보강효과를 파악하고자 한다.

이전의 연구(1)에서는 해석적 및 수치적 방법을 사용하여 전단변형 및 회전관성효과를 고려하는 현수교의 수직진동에 대하여 유한요소법을 이용하여 이동하중 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 전단변형 및 회전관성 효과가 고려된 Hermitian 다항식을 사용하는 현수교요소를 이용하여 현수교의 수직진동에 대한 고유치 해석을 수행하고 이를 이용한 현수교요소와 차량 및 열차와의 상호작용을 고려한 운동방정식을 유도한다. 이와 같이 모드중첩법을 이용하여 유도된 운동방정식을 수치적분방법으로 Newmark \beta Method를 사용하여 동적해석을 수행하였다.

본 논문은 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌우기한 아스팔트 콘크리트 포장에서 발생하는 반사균열 제어를 위해 줄눈 실링재를 사용한 포장에서의 반사균열을 평가하기 위하여 수행되었다. 사용된 시험방법은 전단반사균열 모사실험 방법으로 실내에서 덧씌우기 아스팔트의 반사균열 저항성 시험을 위해 개발된 시험기법이다. 실험을 통하여 줄눈 실링재는 반사균열 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실링재 E를 사용하였을 때 피로수명은 가장 크게 나타났으나 수평변형은 상대적으로 크게 나타났고, B의 경우 수평변형은 가장 적게 나타났고 동적 안정도도 가장 크게 나타났다. 일반적으로 실링재의 인장강도가 높은 것일수록 혼합물의 반사균열저항성이 더 좋았다.

본 논문은 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌우기한 아스팔트 콘크리트 포장에서 발생하는 반사균열 제어를 위해 줄눈 실링재를 사용한 포장에서의 반사균열을 평가하기 위하여 수행되었다. 사용된 시험방법은 전단반사균열 모사실험 방법으로 실내에서 덧씌우기 아스팔트의 반사균열 저항성 시험을 위해 개발된 시험기법이다. 실험을 통하여 줄눈 실링재는 반사균열 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실링재 E를 사용하였을 때 피로수명은 가장 크게 나타났으나 수평변형은 상대적으로 크게 나타났고, B의 경우 수평변형은 가장 적게 나타났고 동적 안정도도 가장 크게 나타났다. 일반적으로 실링재의 인장강도가 높은 것일수록 혼합물의 반사균열저항성이 더 좋았다.

철근콘크리트 보의 전단강도에 대한 크리효과는 다른 각종 강도에 대한 크기효과에 비해 현저히 나타난다는 것이 많은 실험적 연구로부터 입증되었으며, 이를 배경으로 세계 여러 나라의 전단강도에 대한 설계 기준식들이 전단강도의 크리효과를 반영하고 있는 실정이다. 그러나, 철근콘크리트 구조물이 점점 대형화됨으로써 이와 같은 설계 기준식의 실험적 검토는 사실상 불가능하게 될 것이다. 본 연구에서는 파괴역학에 근거한 비선형 유한요소프로그램을 이용하여 전단보강철근이 없는 대형 철근콘크리트 보의 전단강도에 대한 크기 효과를 재현해 보았다. 또한, 해석 및 실험결과를 이용하여 크기효과가 고려된 몇 가지 대표적인 전단강도식과 비교하였다.

기존 구조물의 노후화로 인하여 보수 및 보강에 관한 연구는 활발히 이루어지고 있다. 탄소섬유를 사용한 외부 부착공법은 경제적이고 짧은 시간에 보강 작업이 이루어질 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 탄소섬유를 사용한 전단 보강에는 일 방향 레이아웃이 많이 사용되고 있으며, 재료의 양, 섬유의 각도 그리고 간격 등에 관한 실험 연구가 많이 진행되었다. 하지만 예비 실험 결과를 통하여 이 방향 전단보강 레이아웃은 일 방향 전단보강보다 좀 더 효율적으로 부재를 구속하는 것을 확인하였다. 따라서, 유사한 재료의 양을 사용하여 일 방향과 이 방향 전단 보강 작업이 이루어진 후 실험을 통하여 두 보강작업의 효과가 검증되었다. 탄소섬유 보강 작업을 할 때는 탄소섬유의 부착 파괴를 방지하기 위하여 탄소섬유 앵커가 설치되었다. 탄소섬유 앵커와 탄소섬유 레이아웃의 전단보강 효과는 실험 경간에 발생한 주인장 변형률의 분포를 통하여 검증되었다.

본 연구에서는 기존의 저자 등에 의해 수행된 유연도법에 근거한 보-기둥 섬유요소에 수치해석적 방법으로부터 전단변형 효과를 고려할 수 있도록 수정된 정식화 방안과 단면에 대한 비탄성 전단응답 이력 구성관계식을 새로이 제안함으로써 전단 및 휨 - 전단파괴 양상을 나타내는 철근콘크리트 보에 대한 합리적인 해석적 방안을 마련하는 것을 목표로 한다. 주요 실험변수들이 전단거동 특성에 미치는 영향을 파 악하기 위하여 모두 종방향 철근의 항복전에 전단파괴가 일어나도록 설계된 총 6개의 철근콘크리트 보 실험체를 검증 대상으로 저자 등에 의 해 새로이 수정된 구성관계식을 적용한 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 해석을 수행하였다. 모든 실험체에 대한 파괴모드 와 파괴시까지의 전반적인 거동 특성을 비교적 적절히 예측하고 있음을 확인하였으며 이러한 연구결과들은 향후, 대형화‧복잡화 되어가고 있 는 전체 구조물에 대한 신뢰도 높은 해석을 수행하기 3차원 해석에도 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

This study investigated the SMA effect of high intelligent concrete using the micro plus macro fibers (Nylon, Polypropylene) and SMA under heating actuated by SMA wires. The PP1 specimen the most excellent capacity, ductility among the tested RCB.