The recent earthquake in Korea caused a lot of damage to reinforced concrete (RC) columns with non-seismic details. The nonlinear analysis enables predicting the hysteresis behavior of RC columns under earthquakes, but the analytical model used for the columns must be accurate and practical. This paper studied the nonlinear analysis models built into a commercial structural analysis program for the existing RC columns. The load-displacement relationships, maximum strength, initial stiffness, and energy dissipation predicted by the three analysis models were compared and analyzed. The results were similar to those tested in the order of the fiber, Pivot, and Takeda models, whereas the fiber model took the most time to build. For columns subjected to axial load, the Pivot model could predict the behavior at a similar level to that of the fiber model. Based on the above, it is expected that the Pivot model can be applied most practically for existing RC columns.

In order to determine fragility curves, the limit state of piers for each damage level is suggested in this paper based on the previous test results in Korea, including our test results. In previous studies, the quantitative measures for damage levels of piers have been represented by curvature ductility, lateral drift ratio, or displacement ductility. These measures are transformed to lateral drift ratios of piers for consistency, and the transformed values are compared and verified with our push-over test results for flexural RC piers with a circular cross-section. The test specimens are categorized concerning the number of lap-splices in the plastic hinge region and whether seismic design codes are satisfied or not. Based on the collected test results in Korea, including ours, the lateral drift ratio for each pier damage level is suggested.

본 연구는 콘크리트구조기준(KDS 14-2021)을 적용한 RC보와 ACI 440.1R-15를 적용한 FRP 콘크리트의 비교 연구를 수행하였다. 파라미터 변수로 피복두께, FRP의 탄성계수 및 극한변형률 그리고 보강량 4가지로 설정하여 비교, 분석을 수행하였 다. 파라미터 연구 분석 결과 FRP의 탄성계수와 극한 변형률이 클수록 FRP 콘크리트의 휨성능이 우수하지만, 극한 응력이 동일 할 때 극한 변형률보다 탄성계수를 크게 하는 것이 유리하다. FRP 콘크리트가 인장지배 단면이나 변화구간 일 때 극한 변형률 증가에 휨성능이 비례해서 증가하지만 압축지배 단면일 경우에는 극한 변형률이 증가해도 휨성능은 증가하지 않는다. 또한, FRP 콘크리트는 최소 피복두께가 필요하지 않아 추가적인 휨성능이 17∼33% 증진 효과가 나타났다.

New buildings have been designed using different seismic design standards that have been revised. However, the seismic performance of existing buildings is evaluated through the same performance evaluation guidelines. Existing buildings may not satisfy the performance targets suggested in the current guidelines, but there are practical limitations to discriminating the existing buildings with poor seismic performance through a full investigation. In this regard, to classify buildings with poor seismic performance according to the applied standard, this study aimed to evaluate performance-based investigation of the seismic design proposals of buildings with different design standards. The target buildings were set as RC ordinary moment frames for office occupancy. Changes in seismic design criteria by period were analyzed, and the design spectrum changes of reinforced concrete ordinary moment resisting frames were compared to analyze the seismic load acting on the building during design. The seismic design plan was derived through structural analysis of the target model, compared the member force and cross-sectional performance, and a preliminary evaluation of the seismic performance was performed to analyze the performance level through DCR. As a result of the seismic performance analysis through the derived design, the reinforced concrete ordinary moment frame design based on AIK 2000 has an insufficient seismic performance level, so buildings built before 2005 are likely to need seismic reinforcement.

시공 중인 건물은 시공이 완료된 건물과는 다르게 콘크리트의 강도발현이 충분히 이루어지지 않았기 때문에 지진과 같은 자연재해 에 더 취약한 모습을 가질 수 있다. 현재 국내 기준은 건축물의 내진등급별 최소성능 목표를 제시하고 있지만, 설계를 위한 지진하중은 재현주기 2,400년의 지진위험도를 기반으로 한다. 하지만 건물의 시공기간은 건물의 사용기간보다 훨씬 짧기 때문에 재현주기 2,400 년의 지진을 시공 중인 건물에 적용하는 것은 과도하다. 따라서 이 연구는 주거용으로 사용되는 철근콘크리트 건물의 시공 중 지진하 중을 분석하기 위해 5층, 15층, 25층, 60층 건물의 시공단계모델을 작성하고 재현주기에 따라 저감한 지진하중을 적용하여 구조적 안 정성을 확인하였다. 그 결과, 시공기간에 따라 선정한 재현주기의 지진을 적용할 때 구조적 안정성을 확인하였으며, 건물의 규모의 따 라 구조적 안전성을 확보할 수 있는 지진재현주기를 확인하였다.

This study investigated the seismic performance of reinforced concrete (RC) wall-slab frames with masonry infills. Four RC wall-slab frames with or without masonry infill were tested under cyclic loading. The RC frames were composed of in-plane and out-of-plane walls and top and bottom slabs. For masonry infill walls, cement bricks were stacked applying mortar paste only at the bed joints, and, at the top, a gap of 50 mm was intentionally left between the masonry wall and top RC slab. Both sides of the masonry walls were finished by applying ordinary or fiber-reinforced mortars. The tests showed that despite the gap on top of the masonry walls, the strength and stiffness of the infilled frames were significantly increased and were different depending on the direction of loading and the finishing mortars. During repeated loading, the masonry walls underwent horizontal and diagonal cracking and corner crushing/spalling, showing a rocking mode inside the RC wall-slab frame. Interestingly, this rocking mode delayed loss of strength, and as a result, the ductility of the infilled frames increased to the same level as the bare frame. The interaction of masonry infill and adjacent RC walls, depending on the direction of loading, was further investigated based on test observations.

필로티 공간은 일반적인 건축부재와 달리 부재가 외기와 접해 있고 실내에서 발생 가능한 화재와 가연물의 종류 및 배치 등이 달라 다양한 화재의 위험으로부터 노출되어 있다. 필로티 구조는 기둥으로만 이루어진 사방이 트인 구조로 인해 화 재가 발생할 경우 화재피해를 입은 기둥은 강도 및 강성이 저감되고 부재의 저항성이 저하되므로 단시간 안에 온도가 상승하여 구조체에 영향을 미친다. 이러한 문제점이 발생한다면 건축물 파손으로 인해 피난로를 차단당하여 많은 인명피해가 일어날 것 으로 사료된다. 본 연구에서는 다가구주택의 필로티 공간에서 화재 발생으로 인해 철근콘크리트 기둥에 미치는 화재영향을 확 인하고자, 기둥 국부화재실험을 통해 보강재에 따른 RC 기둥의 온도분포 및 파괴양상을 검토하였다.

본 연구에서는 기존 비내진설계 콘크리트 기둥의 내진성능 개선을 위해 기둥 면적의 80% 영역을 12K 능직 카본 섬 유(CFRP sheet)와 카본용 에폭시 수지를 사용하여 보강한 후 보강량에 따른 내진성능을 실험적으로 평가하였다. 실험을 위해 실 험실 단위에서의 준실대형 기둥을 제작하였으며, 유압 풀링잭을 이용하여 약 10%만큼의 일정한 축력을 가력한 다음 변위제어를 통해 최대 10%의 변위비만큼 각 변위 사이클당 2회씩 반복 재하하여 가력을 수행하였다. 실험 결과 2겹의 12K CFRP sheet 보 강의 경우 누적에너지소산이 6.6배 증가하였으며, 4겹의 경우 9.6배 증가하였다.

국내 철근콘크리트 구조물은 겨울철 영하의 날씨로 매년 동결융해가 반복된다. 동결융해의 영향으로 철근콘크리트 구조물에 여러 가지 문제가 발생한다. 동결융해에 의해 손상이 된 철근콘크리트 구조물을 보강하기 위하여 다양한 보강공법 중 CFRRP(탄소섬유강화플라스틱)보강공법을 사용하였다. CFRP는 고강도, 고탄성 경량 소재로 시공성이 우수하며 인장강도, 탄성계 수가 뛰어나다. 본 연구에서는 동결융해 환경에 노출된 철근콘크리트 보(FTB), CFRP 플레이트로 보강한 철근콘크리트 보(FPB), CFRP 플레이트로 보강한 후 동결융해 환경에 노출된 철근콘크리트 보(FFP)의 휨 성능 실험을 하였다. 실험결과 FTB는 최대강 도 도달 이후 강도가 급격하게 감소하였다. FPB는 최대강도 도달하기 전에 강도와 강성이 증가하지만 CFRP 플레이트의 조기 파괴 후에는 효과가 없음을 보여준다. 또한 FFP는 FPB보다 최대강도가 낮았다. 이는 동결융해에 의한 콘크리트 표면과 CFRP 플레이트 사이의 계면전단응력의 감소로 판단된다.

현 설계기준에서 제시한 단부횡보강 상세는 시공성과 생산품질이 현저히 떨어지므로 내진성능과 시공성을 확보할 수 있는 RC 구 조벽체의 단부횡보강 상세 개발이 필요하다. 최근 선재 제작기술의 발전으로 다양한 선조립철근의 제작이 가능해지고 있으며 특히 다양한 연속횡보강 철근 상세의 제작이 가능하게 되었다. 본 연구에서는 사각 연속횡보강 선조립철근 단부횡보강 상세를 적용한 RC 구조벽체의 모멘트-곡률 관계에 대한 분석을 진행하였다. 비선형 단면해석에 의하면 사각 연속횡보강의 상세를 적용한 RC 구조벽체 는 사각 연속횡보강 영역의 면적이 증가할수록 내진성능을 확보할 수 있다. 이러한 연구결과에 근거하여 사각 연속횡보강 선조립 철 근의 상세 적용시, 단부횡보강 영역의 면적만큼 사각 연속횡보강 영역의 면적을 확보해야 한다.

본 논문에서는 전이보 시스템이 지닌 층고 및 공사물량 증가의 단점을 보완할 수 있는 경계보-벽체 시스템의 압축성능을 평가하였 다. 1/2 축소실험체에 대한 압축실험을 수행하고 그 결과를 3차원 비선형 유한요소해석 결과와 비교 및 분석하였다. 실험체 변수로 상 하부벽체의 수평길이 상대비, 하부벽체의 두께, 하부벽체 전단보강근의 상세를 고려하였다. 실험의 최대하중은 하부벽체의 공칭축강 도와 유사하게 나타났으며, 이로부터 상부벽체로부터의 수직 하중이 하부벽체로 원활하게 전달되며, 편심으로 인한 모멘트 중 상당 량을 경계보가 가져감을 알 수 있다. 상하부벽체 수평길이의 상대비가 40%일 경우 50%일 때보다 단면의 기여도가 증가하였으며, 하 부벽체에 면외방향 편심이 존재할 경우 단면의 기여도가 감소하였다. 하부벽체의 전단보강근 간격을 줄이고 크로스 타이를 배근할 경우 초기강성 및 최대하중이 증가하며 국부적인 응력집중이 감소하였다.

초고층 건물에서 수평변위 제어와 수직부재에서 발생하는 부등축소에 대한 검토가 필수적이다. 수평변위 제어를 위해 근래에 아웃 리거 구조시스템과 메가 구조시스템을 횡력저항시스템으로 사용한 초고층 건물이 증가하고 있다. 또한, 부등축소로 인한 구조적 문 제를 해결하기 위해 부등축소량 예측과 예측결과를 통한 시공단계에서의 보정방법이 연구되어 왔으나 부등축소에 대한 횡력저항시 스템의 영향 비교는 드문 편이다. 따라서, 본 논문에서는 수평변위 제어를 위해 아웃리거 구조시스템과 메가 구조시스템을 사용한 60 층 규모의 철근콘크리트 주거용 초고층 건물에 대해 시공단계해석을 통한 부등축소를 비교하고 그 영향을 분석하고자 한다. 또한, 부 등축소는 비구조요소의 파손 및 구조요소에 부가하중을 유발하기도 하며 부등축소가 야기한 문제는 초고층 건물에서 중요한 부재를 손상시킬 수 있으므로 각 횡력저항시스템별로 수직부재의 부등축소에 대한 영향을 분석하였다.

손상된 콘크리트 구조물은 적절한 보수 및 보강을 통해 성능과 기능을 회복시켜야 한다. 장기간 공기 중에 노출된 콘크리트는 동결융화 작용으로 균열 및 박리를 일으켜 내부 철근의 부식을 유발하게 되는 주요 요인이 된다. 본 연구에서는 동 결융해 손상을 입은 콘크리트 교각의 FRP 보강의 연성에너지 증가 효과를 분석하였다. 보강 FRP 재료와 보강 높이, 보강 겹수 에 따라 동결융해 손상 콘크리트의 푸쉬오버 매개변수 해석을 수행하여 모멘트 곡률의 연성에너지를 비교 분석하였다. FRP 보 강 높이는 소성 힌지 이상의 높이 보강은 비효율적이며, 동결융해 손상이 커질수록 FRP 보강으로 인한 연성에너지 증가량은 커 지는 것을 확인하였다. 보강으로 인한 연성에너지 증가를 위해서는 고강도 FRP 재료보다는 높은 탄성계수를 갖는 FRP 재료가 효율적으로 나타났다. 또한 각 FRP 재료의 특성에 따라 일정 보강 겹수 이상에서 보강 효과가 나타나는 것을 확인하여 FRP 보 강으로 인한 손상된 콘크리트 교각의 연성에너지를 비교 분석하였다.

강진 시 원자력발전시설의 비선형 응답이 중요하기 때문에 이 시설의 내진성능에 대한 관심이 증가하였다. 이 연구에서는 원자력 발전소 철근콘크리트 전단벽의 유한요소해석을 위한 재료모델의 적절한 변수를 제시하였다: 최대인장강도, 팽창각, 손상계수. 이를 위해 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 낮은 형상비를 가진 철근콘크리트 전단벽의 비선형 거동과 전단 파괴모드 에 대한 이 주요 변수의 효과에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과에 기반하여 비선형 시간이력해석을 통해 강진 하의 원자로건물의 비선형 응답을 평가하였다.

본 연구에서는 직관적인 적용 및 응용이 가능한 FRP 구속 콘크리트의 재료모형을 반영하는 단면해석 기법을 적용하여 FRP 보강 RC 교각의 성능 증진효과 분석을 수행하였다. 분석 대상 교각은 국내 시설물 내진성능평가 지침인 ｢기존 시설물 (교량)의 내진성능 평가요령 해설 및 예제집(국토해양부, 2015)｣에서 제시하고 있는 예제 모델을 대상으로 하였으며, Lam and Teng. (2003)의 FRP 구속 콘크리트 재료 모델을 활용하여 단면해석을 수행하였다. 미국 콘크리트 학회(ACI, American Concrete Institute)의 구조물 FRP 보강 매뉴얼인 ACI440.2R-17에서 제시하고 있는 구조물 보강용 FRP 소재 물성 제원을 활용하였으며, 구조물 FRP 보강 설계 세부 조항을 따랐다. 국내 내진성능 평가요령에 제시된 교각의 축방향 철근 겹침이음을 조항을 고려하여 기존 교각의 콘크리트 재료 물성을 가정하여 매개변수 연구를 수행하였으며, FRP 보강재 소재별 보강 겹수를 고려하여 FRP 보강 RC 교각의 휨 성능 증진 효과 분석을 수행하였다.

최근 경주지진과 포항지진 피해사례에서 보이듯 조적벽체 구조물의 붕괴 위험이 사회적으로 큰 주목을 받고 있다. 본 연구는 수평하중에 대한 강성이 구조적으로 취약한 조적벽체 구조물에 대하여 개선된 보강재 설계 및 이를 통한 구조성능 평가를 수행하였다. 선행기술에서 제시한 FRP Plate 보강재의 경우 외부 부착 시 계면 부착파괴에 의한 보강성능 저감이 발생하는 것을 고려하여 본 연구에서는 사전제작 매립형 T-Joint BFRP 보강재를 개발하였으며, 이를 혼합 에폭시계 연성페인트와 혼합 하여 보강 구조물의 마감효과 및 에너지흡수성능을 개선하는 방법으로 제안하였다. 실험 결과, 보강 시험체의 강성은 약 1.37배, 에너지소산능력은 약 2.59배 개선됨을 확인하였다.