본 논문은 철계형상기억합금(Fe-SMA) 나선철근을 이용한 기둥의 횡구속 효과를 평가한 실험적 연구를 보고한다. 실험을 위해 사전변형 4%의 5mm × 5mm의 Fe-SMA 나선철근으로 구속된 150mm × 150mm ×300mm의 원형 실험체가 제작되었다. 실험변수는 Fe-SMA 나선철근의 피치(0mm, 80mm, 60mm, 40mm), Fe-SMA 나선철근의 활성화 유무(활성화, 비활성화)를 고려하였다. Fe-SMA 나선철근 활성화를 위해 소성로를 사용하여 목표온도 140℃까지 가열하였다. 실험체의 온도가 상온에 도달한 후 만능재료시험기를 이용하여 1축 압축실험을 실시하였다. 실험결과를 통해 Fe-SMA 나선철근을 활성화하여 능동적 횡구속압이 작용된 실험체의 최대응력과 최대응력 발현 시의 변형률은 활성화하지 않은 실험체에 비해 크게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 나선철근 피치의 감소로 인해 능동적 구속압이 증가함에 따라 최대응력과 연성지수가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 특히 보강 간격이 40mm인 활성화된 나선철근으로 구속된 실험체는 최대하중 도달 후 하중이 유지 및 증가하는 변형경화가 발생하는 것으로 나타났다.

FRP 보강이 RC 기둥의 내진성능에 미치는 효과를 평가하고자 다양한 실험 연구가 수행되어 왔다. 그 중 많은 연구가 휨지배를 받는 원형 단면 RC 기둥의 거동에 초점을 맞추었다. 단면 형태가 FRP 보강에 의한 구속효과에 영향을 주기 때문에, 단면 형태에 따라 보강효과 및 최종손상 양상이 다를 수 있다. 또한, 기존 RC 기둥 중 일부는 현재의 구조기준을 만족하지 못하는 설계로 인하여 취성적인 파괴 모드인 전단 파괴가 발생할 것으로 여겨진다. 이 두 가지 조건을 고려하여, 현무암 섬유를 함유한 FRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 정사각형 단면을 가진 짧은 RC 기둥의 전단 거동을 살펴보기 위하여 반복하중 실험을 수행하였다. 실험 결과에서 전체적인 전단 거동의 개선을 확인하였으며, 이러한 경향은 모서리 부분에서 심각한 손상이 발생할 때까지 유효하였다.

In this paper, the hybrid prefabricated retrofit method is suggested and examined. Six specimens were manufactured in order to evaluate their flexural performance of RC beams. Test parameters include the added beam depth, the thickness of bottom plate, the number of the steel plate with openings. The effects of these parameters on the flexural performance of reinforced concrete beams were examined. The load-deflection behavior and modes of cracks are presented from the test results. At the test result, the flexural capacity and the ductility of the hybrid prefabricated retrofit method was increased satbly. Also, comparing the flexural performance of RC beam and retrofitted RC beams, it was increased that the flexural strength is about 3.3 times, the ductility is about 2.55 times, and energy dissipation capacity is about 7.34 times.

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.

The methodology classifying structural types of concrete buildings in the existing seismic fragility functions is too simple to estimate the fragility of existing residential buildings and neighborhood living facilities, especially those below five stories. Their structural types are dependent on information contained in the building register such as main use, total floor area, story, permission date, and first story floor area of the individual building. All of this information is not considered for classifying types in the existing functions; therefore, the goal of this study was to suggest a methodology that classifies structural types of concrete buildings by utilizing such information. The results of this study showed that the suggested methodology can classify structural types better than the existing methodology. Nevertheless, there is still a need to simplify the methodology because fragility estimation demands quickness rather than accuracy.

This paper is to investigate the retrofitting effect for a non-seismic reinforced concrete frame strengthened by perimeter steel moment frames with indirect integrity, which ameliorates the problems of the direct integrity method. To achieve this, first, full-scale tests were conducted to address the structural behavior of a two-story non-seismic reinforced concrete frame and a strengthened frame. The non-seismic frame showed a maximum strength of 185 kN because the flexural-shear failure at the bottom end of columns on the first floor was governed, and shear cracks were concentrated at the beam-column joints on the second floor. The strengthened frame possessed a maximum strength of 338 kN, which is more than 1.8 times that of the non-seismic specimen. A considerable decrease in the quantity of cracks for the strengthened frame was observed compared with the non-seismic frame, while there was the obvious appearance of the failure pattern due to the shear crack. The lateral-resisting capacity for the non-seismic bare frame and the strengthened frame may be determined per the specified shear strength of the reinforced columns in accordance with the distance to a critical section. The effective depth of the column may be referred to as the longitudinal length from the border between the column and the foundation. The lateral-resisting capacity for the non-seismic bare frame and the strengthened frame may be reasonably determined per the specified shear strength of the reinforced columns in accordance with the distance to a critical section. The effective depth of the column may be referred to as the longitudinal length from the border between the column and the foundation. The proposed method had an error of about 2.2% for the non-seismic details and about 4.4% for the strengthened frame based on the closed results versus the experimental results.

As the damage caused by earthquakes gradually increases, seismic retrofitting for existing public facilities has been implemented in Korea. Several types of structural analysis methods can be used to evaluate the seismic performance of structures. Among them, for nonlinear dynamic analysis, the hysteresis model must be carefully applied because it can significantly affect the behavior. In order to find a hysteresis model that predicts rational behavior, this study compared the experimental results and analysis results of the existing non-seismic reinforced concrete frames. For energy dissipation, the results were close to the experimental values in the order of Pivot, Concrete, Degrading, and Takeda models. The Concrete model underestimated the energy dissipation due to excessive pinching. In contrast, the other ones except the Pivot model showed the opposite results with relatively little pinching. In the load-displacement curves, the experimental and analysis results tended to be more similar when the column axial force was applied to columns.

In this paper, the hybrid prefabricated retrofit method that improve structural performance and reduce construction period was developed by using a finite element analysis. The hybrid prefabricated retrofit method consist of a Z-shaped side plate, a L-shaped lower plate, and a bottom plate containing an steel plate with openings. This shape has advantage that a retrofit method is possible regardless of the size of the beams and a follow-up process such as reinforcement bars placing are not required. The finite element analysis of hybrid Prefabricated retrofit method showed the most ideal stress distribution when the thickness of bottom plate was 10mm, the thickness of the L-shaped lower plate was 5mm, the thickness of the Z-shaped side plate was 2.5mm, and the bolt spacing was 200mm. The bending strength equation of Hybrid prefabricated retrofit method was proposed through the plastic stress distribution method in KDS 41 31 00. The result of Comparison the proposed equation with the finite element analysis, it is determined that the design of hybrid prefabricated retrofit method is possible through the KDS 41 31 00.

본 논문에서는 초고층 건물의 철근콘크리트 아웃리거 벽체 개구부의 최적설계를 위한 수학적 최적화 프레임워크를 제시하였다. 전용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 아웃리거 벽체를 해석하였으며 깊은 보의 스트럿-타이 거동을 고려하여 개구부를 배치하였다. 최적화를 위해 파이썬 SciPy 라이브러리 중 순차이차계획법(Sequential Quadratic Programming)을 이용하여 제약 경계 최적화를 수행 하였다. 최적화에 필요한 미분가능한 연속 함수를 얻어내기 위해 선형 보간법을 사용하였으며, 최적화 프로그램의 효율성을 위해 데이터베이스를 이용하였다. 2변수 최적화의 결과를 탐색 알고리즘의 이동 경로를 통해 살펴본 결과 알고리즘이 최적화된 결과를 효율적으로 찾아냄을 확인하였다. 그리고 개구부의 폭을 모두 같게 설정한 것이 아닌 각각의 개구부의 크기를 개별 변수로 설정하였을 경우 목적함수의 값이 최소화되어 더 우수한 최적화 결과를 도출함을 확인하였다. 또한, 최적화의 과정에 있어 데이터베이스를 이용할 경우 최적화 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있음을 확인하였다.

FRP 시트(Sheet)를 활용한 보강 공법은 제작 과정에서의 간편함과 시공의 용이성으로 현장에서 다수 적용되고 있으며, 기존 연구자들은 FRP 시트로 보강한 철근콘크리트의 휨강도를 예측하기 위한 연구를 진행하였다. 그러나 이는 주로 탄소 섬유와 유리 섬유에 한정되어 있었다. 이 연구에서는 바잘트 섬유시트의 역학적 성질을 파악하기 위하여 물성 시험을 수행하였으며, 바잘트 섬유시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨실험을 수행하였다. 또한 그 결과 값을 비교 분석하여 기존 연구를 바탕 으로 바잘트 섬유 시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨모멘트 예측식을 제안하였다. 강도설계법, ACI440.2R (2017) 그리고 Park et al. (2005)의 예측값을 검토한 결과, 강도설계법은 실험값과 예측값의 비가 0.88로 나타났으며, ACI440.2R (2017) 설계식은 0.92, Park et al. (2005)은 0.97로 나타나 기존의 해석 방법은 휨모멘트를 과대평가하는 것으로 나타났다. 본 연구의 제안식은 실험값과 예측값의 비가 1.00으로 나타나 휨모멘트를 안전측으로 예측하는 것으로 나타났다.

지진 하중에 의해 피해를 받는 교각의 보강을 위한 방법론과 다양성에 대한 연구가 활발히 진행되었지만, 단자유도에 대한 비선형 정적 분석에 대한 연구가 주로 수행되었으며, 교각을 구성하는 재료적 특성만이 변수로 간주되었다. 그러나, 교 각의 기하학적 요소와 보강 수단의 관계성에 관한 연구는 수행되지 않았다. 이에 본 연구에서는 CFRP 재킷을 사용하여 캘리포 니아에 존재하는 비 내진 상세 콘크리트 교량 교각을 보강하고 형상 변화에 따라 (교각 직경, 전단 경간 비, 보강 재킷의 길이) 교량 교각의 지진 취약성 곡선 도출하고 내진 성능을 평가하였다. 상기의 목표를 달성하기 위해 Opensees 프로그램를 사용하여 문헌에서 인용할 수 있는 실험체를 모델링하고 반복 하중을 가하여 결과 비교를 통해 해석방법의 적절성을 결정하였다.

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.

한본 연구에서는, 철근콘크리트 보 구조물의 동결융해에 따른 장기거동특성 및 최종 파괴형태를 비교 분석하고자 하였다. 철근콘크리트 보 시험체와 재료 시험체를 제작하여, 동결융해 챔버를 이용하여 동결과 융해를 반복적으로 수행하였다. 동결융해를 위하여 기존의 시험법을 참고하여 철근콘크리트 구조물에 대한 시험을 수행 하였다. 동결융해에 따른 콘크리트의 재 료특성 변화와 철근콘크리트 보 구조물의 거동특성 변화를 통하여 동결융해에 대한 영향을 평가하였다. 제안된 동결융해 시험법을 통하여 콘크리트 공시체의 압축강도가 약 19%감소하였다. 철근콘크리트 보 시험체의 경우, 콘크리트의 표면 강도가 동결 융해에 의하여 감소되어 사인장 균열이 발생하여, 재료적 강도 감소에 의한 구조물의 성능이 감소함을 확인하였다. 또한, 사인장 균열이 발생한 동결융해 시험체의 에너지 소산능력이 동결융해를 거치지 않은 시험체와 비교하여 적게 발생하였다.

FRP 시트(Sheet)를 활용한 보강 공법은 제작 과정에서의 간편함과 시공의 용이성으로 현장에서 다수 적용되고 있으며, 기존 연구자들은 FRP 시트로 보강한 철근콘크리트의 휨강도를 예측하기 위한 연구를 진행하였다. 그러나 이는 주로 탄소 섬유와 유리 섬유에 한정되어 있었다. 이 연구에서는 바잘트 섬유시트의 역학적 성질을 파악하기 위하여 물성 시험을 수행하였으며, 바잘트 섬유시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과 보강량이 증가할수록 실험체의 내력이 증가하였다. 또한 휨파괴 및 시트 파단, 시트 부착 탈락, 시트 박리가 발생하였다.