This study presents code-compliant seismic details by addressing dry mechanical splices for precast concrete (PC) beam-column connections in the ACI 318-19 code. To this end, critical observations of previous test results on precast beam-column connection specimens with the proposed seismic detail are briefly reported in this study, along with a typical reinforced concrete (RC) monolithic connection. On this basis, nonlinear dynamic models were developed to verify seismic responses of the PC emulative moment-resisting frame systems. As the current design code allows only the emulative design approach, this study aims at identifying the seismic performances of PC moment frame systems depending on their emulative levels, for which two extreme cases were intentionally chosen as the non-emulative (unbonded self-centering with marginal energy dissipation) and fully-emulative connection details. Their corresponding hysteresis models were set by using commercial finite element analysis software. According to the current seismic design provisions, a typical five-story building was designed as a target PC building. Subsequently, nonlinear dynamic time history analyses were performed with seven ground motions to investigate the impact of emulation level or hysteresis models (i.e., energy dissipation performance) on system responses between the emulative and non-emulative PC moment frames. The analytical results showed that both the base shear and story drift ratio were substantially reduced in the emulative system compared to that of the non-emulative one, and it indicates the importance of the code-compliant (i.e., emulative) connection details on the seismic performance of the precast building.

For fast-built and safe precast concrete (PC) construction, the dry mechanical splicing method is a critical technique that enables a self-sustaining system (SSS) during construction with no temporary support and minimizes onsite jobs. However, due to limited experimental evidence, traditional wet splicing methods are still dominantly adopted in the domestic precast industry. For PC beam-column connections, the current design code requires achieving emulative connection performances and corresponding structural integrity to be comparable with typical reinforced concrete (RC) systems with monolithic connections. To this end, this study conducted the standard material tests on mechanical splices to check their satisfactory performance as the Type 2 mechanical splice specified in the ACI 318 code. Two PC beam-column connection specimens with dry mechanical splices and an RC control specimen as the special moment frame were subsequently fabricated and tested under lateral reversed cyclic loadings. Test results showed that the seismic performances of all the PC specimens were fully comparable to the RC specimen in terms of strength, stiffness, energy dissipation, drift capacity, and failure mode, and their hysteresis responses showed a mitigated pinching effect compared to the control RC specimen. The seismic performances of the PC and RC specimens were evaluated quantitatively based on the ACI 374 report, and it appeared that all the test specimens fully satisfied the seismic performance criteria as a code-compliant special moment frame system.

This study presents a dry precast concrete (PC) beam-column connection, and its target seismic performance level is set to be emulative to the reinforced concrete (RC) intermediate moment resisting frame system specified in ACI 318 and ASCE 7. The key features include self-sustaining ability during construction with the dry mechanical splicing method, enabling emulative connection performances and better constructability. Test specimens with code-compliant seismic details were fabricated and tested under reversed cyclic loading, which included a PC beam-column connection specimen with dry connections and an RC control specimen. The test results showed that all the specimens failed in a similar failure mode due to plastic deformations in beam members, while the hysteretic response curve of the PC specimen showed comparable and emulative performances compared to the RC specimen. Seismic performance evaluation was quantitatively addressed, and on this basis, it confirmed that the presented system can fully satisfy all the required performance for the intermediate RC moment resisting frame.

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.

‘Seismic Performance Evaluation Method for Existing Buildings (2013)’ developed in accordance with the overseas guidelines ASCE 41 - 06 is the most widely used procedure among domestic seismic performance evaluation guidelines in Korea. However, unlike ASCE 41 - 06, it stipulates that the final performance should be derived as the gravity load distribution ratio of the lateral force resistance system in the guideline. Therefore, in the case of a dual steel structure system with slender braces, where the internal moment frame is mostly responsible for the gravity load, the evaluation of slender braces based on gravity load distribution ratio is difficult to be achieved. In this research, we propose an objective evaluation process for such system by evaluating seismic performance for large-scale factory facilities as an example.

In this study, the seismic performance of concrete-steel composite moment frame structures equipped with seismic retrofitting systems such as seismic reinforcement, base isolators, and bracing members, which are typical earthquake damage mitigation systems, is evaluated through nonlinear dynamic analyses. A total of five frame models were designed and each frame model was developed for numerical analyses. A total of 80 ground acceleration data were used to perform the nonlinear dynamic analysis to measure ground shear force and roof displacement, and to evaluate the behavioral performance of each frame model by measuring inter-story drift ratios. The analysis results indicate that the retrofitting device of the base isolator make a significant contribution to generating relatively larger absolute displacement than other devices due to flexibility provided to interface between ground and column base. However, the occurrence of the inter-story drift ratio, which is a relative displacement that can detect the damage of the structure, is relatively small compared with other models. On the other hand, the seismic reinforced frame model enhanced with the steel plate at the lower part of the column was found to be the least efficient.

Small-size buildings are not designed by professional structural engineers in Korea. Therefore, their seismic performance can not be exactly estimated because their member sizes and reinforcement may be over- or under-designed. A prescriptive design criteria for the small-size buildings exists, but it also provides over-designed structural members since structural analysis is not incorporated, so it is necessary to revise the prescriptive criteria. The goal of this study was to provide an information for the revision, which is seismic performance and capability of small-size reinforced concrete moment frame buildings. For the study, the state of existing small-size reinforce-concrete buildings such as member size and reinforcement was identified by investigating their structural drawings. Then, over-strength, ductility and response modification factor of the small-size reinforced concrete moment frame buildings were estimated by analytical approach along with seismic performance check. The result showed that they possess moderate over-strength and ductility, and may use slightly increased response modification factor.

In current seismic design code, steel moment frames are classified into ordinary, intermediate, and special moment frames. In the case of special moment frames which have large R-factor, economic design is possible by reducing the design lateral force. However, there is difficulty for practical application due to constraints such as strong column-weak beam requirement. This study evaluated if steel intermediate moment frame could maintain enough seismic capacity when the R-factor is increased from 4.5 to 6. As for the analytical models, steel moment frames of 3 and 5 stories were categorized into four performance groups according to seismic design category. Seismic performances of the frames were evaluated through the procedure based on FEMA P695. FEMA P695 utilizes nonlinear static analysis(pushover analysis) and nonlinear dynamic analysis(incremental dynamic analysis, IDA). In order to reflect the characteristics of Korean steel moment frames on the analytical model, the beam-column connection was modeled as weak panel zone where the collapse of panel zone was indirectly considered by checking its ultimate rotational angle after an analysis is done. The analysis result showed that the performance criteria required by FEMA P695 was satisfied when R-factor increased in all the soil conditions except SE.

최근 진행되고 있는 건축 프로젝트는 기존의 정형적인 구조계획에서 벗어나 점차 복합적이고 다양한 형태를 지향하고 있다. 이와 같은 새로운 건축 트렌드 속에서, 비정형 건축물의 구조 시스템을 효율적으로 현실화하여 골조의 직교성을 해체시키는 기술에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 비정형 건축물의 중요한 구조적 특징 중 하나로 경사기둥의 빈번한 적용을 들 수 있다. 경사기둥은 접합된 보에 추가적으로 모멘트와 축력을 전달하므로, 이러한 현상이 골조 및 보-기둥 접합부의 거동에 어떠한 영향을 미치는지를 실험 혹은 해석을 통해 검증할 필요가 있다. 그러나 수직기둥-보 접합부에 비하면 경사기둥-보 접합부에 대한 연구는 현재까지 충분한 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비선형해석 및 유한요소해석을 사용하여 경사기둥을 포함한 보-기둥 접합부의 성능을 평가하였다. 경사기둥을 포함한 철골모멘트 골조의 비선형정적해석을 통하여 골조 전체의 거동을 분석하였고, 경사기둥-보 접합부 모델의 유한요소해석을 통해 좌굴거동 및 취성파단 잠재성을 검토하였다.

This study is the research appling the representative Displacement-Based Design which is the basic concept of Direct Displacement Based Design proposed by Chopra and Goel to original Reinforced Concrete moment frame and determining the thickness of retrofit Steel Jacket about the Maximum design ground acceleration, and developing the more improved Algorithm as well as program by the Retrofit Design method and Nonlinear analysis by the Performance design method before and after reinforcement appling the determined retrofit thickness. It also shows the result of the seismic performance improvement which is the ratio of seismic performance appreciation result yield displacement 19%, yield strength ratio 24%, displace ductility ratio the maximum 27% comparing Multi degree of freedom, column member of Reinforced Concrete with the performance improvement column member considering the thickness of the determined Steel Jacket. The developed Algorithm and program are easy to apply seismic design and application to the original Reinforced Concrete building, at the same time, it applicate to display well the design result of Target displacement performance level about nonlinear behavior.

현행 내진설계기준에서 RBS-B 접합부는 오직 중간모켄트골조(IMF) 시스템에서만 사용이 허용된다. 본 연구는 현행설계규준에 따라 설계한 RBS-B 접합부를 갖는 철골 모멘트골조 시스템의 내진성능평가를 수행하였다. 이를 위하여 층수(3층, 6층, 9층), 경간너비(6m, 9m), 내진설계범주(SDC C_{max}, SDC C_{min})으로 구성된 12개의 RBS-B접합부를 갖는 철골모멘트골조 건물을 설계하였고 RBS-B 접합부의 비선형 이력거동을 잘 모사하는 접합부 모델을 개발하였다. 설계된 대상골조는 ATC-63에 의해 개발된 내진성능평가방법에 따라 내진성능평가를 수행하였다. 또한 본 연구는 저자가 이전연구에서 제안한 새로운 설계법에 따라 설계된 IMF 시스템의 내진성능평가를 수행하였다. 그 결과 현행규준에 따라 설계한 몇 개의 대상골조가 적절한 붕괴여유비를 보유하지 못하였다. 반면에 새로운 설계절차에 따라 설계된 대상골조는 적절한 붕괴여유비를 보유하였다.

철근콘크리트 건축물에서 비내력벽(Masonry Infill Walls)은 내부 칸막이벽이나 중저층 규모의 건물 외벽에 흔히 사용된다. 그렇지만 대부분의 경우에 비내력벽은 비구조체이므로 구조설계시 건물의 모형화에서 무시된다. 따라서 본 연구에서는 비내력벽을 보편화된 모형화 방법인 등가의 대각 압축 스트럿(Equivalent Diagonal Strut)으로 고려하여 비내력벽의 유무에 따른 저층 철근콘크리트 건축물의 전체적인 지진거동의 양상을 평가하고자 하였다. 해석결과로 비내력벽을 고려하면 시스템의 추가적인 강도 및 강성을 확보하여 층간변위비를 줄일 수 있으나 진동주기가 짧아져서 설계단계에서 고려한 지진하중보다 큰 하중을 받게 된다. 연약층이 있는 모델의 경우에는 기둥에 소성거동이 집중됨을 알 수 있으며 부분적인 붕괴가 전체 시스템의 붕괴 원인의 가능성을 가진다.

본 연구는 높은 지진의 위험이 내재된 지역에 위치한 3층, 9층 그리고 20층 철골 모멘트저항골조에 대한 반응수정계수와 주기의 영향을 평가하기 위한 것이다. 각 구조물들은 IBC 2000과 KBC 2005에서 제시하고 있는 8의 반응수정계수로 설계되었고 건물에 기대되는 최소의 성능과 최대의 성능을 평가하기 위해서 상한범위와 하한범위의 설계가 고려되었다. 또한 반응수정계수에 대한 영향을 조사하기 위하여 4개의 다른 반응수정계수들이(9, 10, 11, 12) 각 구조물에 대하여 적용되었고 각 구조물의 고유주기 값 외의 4개의 다른 주기를 추가로 적용하여 구조물의 동적거동시 주기에 대한 영향을 조사하였다. 총 150개의 해석모델들은 50년 동안 2%의 초과확률(재현 주기 2500년)을 가진 20개의 지반운동에 대하여 평가되었다. 구조물의 성능평가를 위하여 정적 Pushover와 비선형 시간이력해석이 수행되었으며 구조물의 연성능력을 평가하기 위해서 변위연성요구가 고려되었다. 3층과 9층 구조물은 변위연성요구 값이 비교적 안정적인 거동을 보인 반면 20층 구조물은 동적 불안정성을 야기하는 요소에 의해 민감하게 나타나는 것으로 조사되었다.

본 연구에서는 전단벽-모멘트골조 시스템으로서 전단벽이 주로 횡력을 부담하는 철근콘크리트 건물을 대상으로 다양한 설치형식과 마찰력의 총량 및 분포를 갖는 마찰형 감쇠기의 제진보강 효과를 수치해석을 통해 비교 분석하였다. 감쇠기의 설치형식으로서 전단벽에 인접한 대각가새형, 벽체가 없는 골조를 보강하는 대각가새형 및 벽체 단부를 보강하는 수직경계요소형을 고려하였다. 하중기준 강화로 설계용보다 크게 증가한 지진하중에 대해 건물의 재료비선형성을 고려한 비선형시간이력해석을 수행하여 에너지소산, 횡하중 및 부재손상도 측면에서 마찰형 감쇠기의 제진성능을 비교 분석하였다. 기준마찰력의 30% 수준의 총마찰력을 갖는 벽체보강 대각가새형 설치형식이 전반적으로 가장 우수한 제진성능을 보이며,이 경우에 마찰력 배분방식은 중요하지 않았다. 또한 일부층에 집중설치함으로써 전층설치에 약간 못미치는 제진성능을 얻을 수 있었다.

본 연구에서는 확률과 신뢰성을 바탕으로 개발된 FEMA-355F의 내진성능 평가기법을 적용하여 철근 콘크리트 모멘트골조 건물의 내진성능을 평가하였다. 철골 구조물을 대상으로 개발된 FEMA의 성능평가 방식을 다른 구조 시스템에 적용할 때 각 시스템에 적합한 성능값을 결정해야하며, 요구값과 성능값 계산 시 수반되는 불확실성을 반영하는 계수들을 새로이 구해야 한다. 이를 수행하기 위해 예제 건물을 IBC 2003에 따라 설계한 후, 성능평가에 필요한 변수들을 결정하기 위해 건물의 위치에 적합한 지반운동을 이용하여 비탄성 동적 해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 계산된 성능값의 분포는 요구값에 비해 상대적으로 작았으며, 이 결과는 본 연구에서 결정된 성능값이 합리적임을 나타낸다. 구해진 신뢰도는 부분 및 전체 붕괴 모두에 대해 목표치를 초과하였으므로 예제 건물은 목표 성능을 만족하는 것으로 나타났다.

현행 내진설계에서 반응수정계수는 탄성 밑면전단력을 저감하여 설계하중 수준을 정의하기 위한 주요 계수로 사용되고 있다. 이제까지 반응수정계수는 공학자들의 경험적인 합의에 의하여 정성적으로 설계기준에 반영하고 있다. 구조시스템에서 반응수정계수와 접합부의 가용 회전능력은 매우 밀접한 관계가 있으며, 본 논문에서는 이러한 접합부의 회전능력과 비선형 푸쉬오버 해석에 기초하여 반응수정계수를 평가하는 방법을 제시하였다. 이를 검증하기 위하여 IBC 2000에 따라 설계된 R3S 골조를 대상으로 제안 방법을 적용하였다. 또한, 다양한 지진파에 대한 비선형 시간이력 해석을 병행하여 가용 회전능력에 의거하여 산정된 반응수정계수의 타당성을 평가한 결과, 본 제안방법에 따라 정의된 반응수정계수가 충분히 보수적임을 확인하였다.

건축 구조물의 내진 설계는 탄성 정적 방법에 기초하고 있으나, 강진시 구조물의 실제 거동은 비탄성 동적이기 때문에 설계 규준의 적합성을 판단하기 위해서는 비탄성 동적 해석이 요구된다. 본 논문에서는 철근 콘크리트 특수 모멘트 저항 골조 건물을 선택하여 IBC 2003에 따라 설계한 후, 선택된 부재들의 최대 소성 회전, 소산 에너지를 구하여, 건물의 비탄성 거동이 규준에서 의도한 거동을 보이는 지를 검토함과 동시에 층간변위률 요구값을 구하여 설계 한도를 만족하는 지를 조사하였다. 더불어 비횡력 저항 시스템인 내부 모멘트 저항 골조의 해석시 포함 여부의 영향도 함께 조사하였다. 해석 결과 IBC 2003에 의해 설계된 건물은 규준이 의도한 비탄성 거동을 보여주었으며 층간변위률 또한 설계한도를 만족하였다. 그리고, 내부 모멘트 저항 골조는 지진 해석 결과에 중요한 영향을 미치므로 해석 모델에 반드시 포함되어야 함을 알수 있었다.

The seismic performance of a three-story knee-braced moment-resisting frame (KBMRF), which was typically employed to support pipelines for oil or gas, was investigated. Nonlinear static pushover analyses were performed first to observe the force-displacement relationship under increasing seismic load. Then nonlinear dynamic time-history analyses were carried out usingeight earthquake ground motion time-histories scaled to fit the design spectrum of UBC-97. It turned out that the maximum inter-story drift was smaller than the drift limit of 1.5 % of the structure height, and that the columns remained elastic. Based on these analytical results, it can be concluded that the seismic performance of the structure satisfies all the requirements regulated in the seismic code.

본 연구는 연쇄붕괴 저항성능 평가 시 기둥의 순간적인 제거에 따른 동적효과가 반영된 에너지 기반 근사해석의 적용성을 확인하 기 위해 내진 설계된 철골모멘트골조의 예제구조물을 대상으로 분석하였으며, 이를 통해 구조 강건성을 산정하여 연쇄붕괴에 대한 민감도를 평가할 수 있는 방법을 제시하였다. 예제구조물에 대한 적용을 통해 비선형 정적해석 결과를 이용한 에너지 기반 근사해석과 직접동적해석에 대한 결과가 잘 일치하는 것을 검증하였으며, 다른 구조시스템을 가지는 건물의 연쇄붕괴에 대한 구조적 내력성능을 비교하기 위한 수단으로 구조물의 민감도를 평가하였다. 이는 비정상하중에 대하여 구조물이 연쇄붕괴에 저항할 수 있는 최대보유 잔류내력 성능인 구조 강건성을 이 용하였고, 본 연구에서 제시한 방법을 통해 연쇄붕괴 해석 및 설계에 편리하게 활용될 수 있음을 확인하였다.

최근 초고층 건물의 수가 증가하면서 건축 및 토목 구조물의 내진 및 내풍 설계의 중요성이 점차 강조되고 있다. 본 연구에서는 중력하중을 지지하는 대상 구조물에 대하여 지진하중 및 풍하중의 작용 전후를 비교하고 그 영향을 요구 강재량으로 평가 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 높이를 갖는 다수의 철골 중간모멘트 골조를 대상으로 내진 및 내풍 설계를 수행하여 높이에 따른 영향을 평가 하였다. 본 연구를 진행함에 있어 평면의 형상은 SAC Project (Gupta and Krawinker, 1999)를 참고하였다. 3, 6, 9, 12, 15층 총 5가지 높이의 구조물에 대하여 해석을 진행하였으며 층고는 4m로 하였다. 사용한 지진하중은 등가정적해석법을 이용하여 정적 지진하중을 사용하였고 풍하중은 KBC2009에 따른 정적 풍하중을 사용하였다. 각각의 대상구조물의 강재량을 비교해본 결과, 구조물의 높이가 증가함에 따라 풍하중과 지진하중의 영향이 커지는 경향을 보이고, 풍하중 영향의 증가폭이 더 빠르게 커짐을 알 수 있다. 이는 높이가 높아질수록 지진하중에 대한 고려와 함께 풍하중에 의한 효과를 고려해야할 필요가 있음을 의미한다.