철근콘크리트는 가장 널리 사용되는 건축자재로 최근 노후 시설물이 증가하면서 노후 구조물에 대한 안전성 검토가 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 열화 인자인 동결융해와 철근부식 그리고 동결융해와 철근부식의 복합적 열화에 따른 RC 휨 부재의 거동을 실험적으로 평가하였다. 4개의 철근콘크리트 휨 부재를 제작하였으며 각 열화 인자에 따른 RC 휨 부재의 거동을 평가하기 위해 4점 재하법을 이용하여 정적실험을 수행하였다. 동결융해는 총 300 사이클의 급속동 결융해실험을 수행하였으며, 부식은 전위차부식촉진실험을 수행하였다. 실험 결과, 동결융해로 인해 콘크리트의 압축강도가 12% 감소하였으며 RC 보 부재의 상부 압축부의 파쇄 범위가 증가하였고 최대강도가 6% 감소하였다. 철근부식으로 인해 RC 휨 부 재의 항복강도가 1.2%, 최대강도가 7% 감소하였으며, 복합열화로 인해 RC 휨 부재의 항복강도가 2.4%, 최대강도가 9% 감소하 였다.

Reinforcement learning (RL) is widely applied to various engineering fields. Especially, RL has shown successful performance for control problems, such as vehicles, robotics, and active structural control system. However, little research on application of RL to optimal structural design has conducted to date. In this study, the possibility of application of RL to structural design of reinforced concrete (RC) beam was investigated. The example of RC beam structural design problem introduced in previous study was used for comparative study. Deep q-network (DQN) is a famous RL algorithm presenting good performance in the discrete action space and thus it was used in this study. The action of DQN agent is required to represent design variables of RC beam. However, the number of design variables of RC beam is too many to represent by the action of conventional DQN. To solve this problem, multi-agent DQN was used in this study. For more effective reinforcement learning process, DDQN (Double Q-Learning) that is an advanced version of a conventional DQN was employed. The multi-agent of DDQN was trained for optimal structural design of RC beam to satisfy American Concrete Institute (318) without any hand-labeled dataset. Five agents of DDQN provides actions for beam with, beam depth, main rebar size, number of main rebar, and shear stirrup size, respectively. Five agents of DDQN were trained for 10,000 episodes and the performance of the multi-agent of DDQN was evaluated with 100 test design cases. This study shows that the multi-agent DDQN algorithm can provide successfully structural design results of RC beam.

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.

In this study, two full-scale gravity load-designed reinforced concrete corner beam-column joints were tested by being subjected to uniand bi-directional cyclic lateral loading. The test variable was loading type: uni- or bi-directional loading. To investigate the effect of the loading type on the cyclic behavior of joint specimens, damage progression, force-deformation relation, contribution of joint deformation to total drift, joint stress-strain response, and cumulative energy dissipation were investigated. The test data suggest that bidirectional loading can amplify damage accumulation in the joint region.

본 논문은 CFRP 쉬트로 휨 보강된 철근콘크리트 보에서 보강재의 탈락이 구조물에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험적 그리고 해석적 연구결과를 보고한다. 실험적 연구로 CFRP 시트의 비부착 수준 및 위치를 실험변수로 고려한 실험체들에 대한 휨파괴 실험이 수행되었다. 중앙부에 비부착구간을 갖는 실험체의 경우 비부착구간의 증가에도 불구하고 최대하중 및 강성의 변화는 크게 감소하지 않았다. 단부에 비부착 구간을 갖는 실험체의 경우 비부착 구간이 증가할수록 최대하중 및 강성이 크게 감소하였다. 이것은 보강재의 작은 보강길이로 인한 정착력의 부족으로 인해 철근의 항복 이후 보강재가 조기 박리되었기 때문으로 판단된다. 본 연구의 결과와 기존 제안된 부착강도 모델을 이용한 예측 결과의 비교를 통해 기존 부착강도 모델들은 단부 비부착 실험체들보다 중앙 비부착 실험체들의 내하력을 더 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

To study the seismic resistance of the shear capacity of the RC beam-column joints of two-story and four-story RC buildings, sample buildings are designed with ordinary moment resisting frame. For the shear capacity of joints, the equations of FEMA 356 and NZ seismic assessment are selected and compared. For comparison, one group of buildings is designed only for gravity loads and the other group is designed for seismic and gravity loads. For 16 cases of the designed buildings, seismic performance point is evaluated through push-over analysis and the capacity of joint shear strength is checked. Not only for the gravity designed buildings but also for seismic designed buildings, the demand of joint shear is exceeding the capacity at exterior joints. However, for interior joint, the demand of joint shear exceeds the capacity only for one case. At exterior joints, the axial load stress ratio is lower than 0.21 for gravity designed buildings and 0.13 for seismic designed buildings.

본 연구에서는 비틀림 설계가 되지 않은 철근콘크리트 보의 비틀림 거동에 대하여, 폐쇄스터럽의 강도와 간격에 따른 거동 특성을 실험을 통하여 평가하였다. 그리고 비틀림 거동 시 폐쇄스터럽의 간격에 따른 종방향 철근의 거동특성을 분석 하였다. 실험결과 비틀림 설계가 되지 않은 철근 콘크리트 보의 경우 폐쇄스터럽의 강도는 비틀림 강도에 영향이 작은 것으로 나타났다. 그리고 비틀림 설계가 되지 않은 단면의 경우, 부재의 균열 비틀림 모멘트에 안전율을 고려하여 부재의 비틀림 강도를 간접적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다. 종방향 철근이 균열 억제 및 비틀림에 의한 인장력에 저항하기 위해서는 폐쇄 스터럽의 간격이 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

단면증대공법은 경제성과 시공상 보편적으로 사용되는 공법으로 우리나라의 철근콘크리트 기둥을 보강하기 위한 공법으로 널리 사용되어 왔다. 이와 관련하여 단면증대된 부재의 성능에 관한 실험적 또는 해석적 연구는 수행된 사례가 있으나, 휨성능과 단면증대 부분의 표면거칠기 범위의 상관관계에 대한 연구는 수행되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 단면증대된 보의 휨성능을 평가하기 위해 표면거칠기의 범위를 변수로 한 단면증대보의 휨실험을 수행하였다. 그 결과는 다음과 같다. (1) 시공에서 사용되는 방법에 따라 거칠기 처리가 된 표면의 거칠기 이력을 분석한 결과 인접 산과 골의 차이는 6mm를 초과하였다. (2) 거칠기 이력이 측정된 거리가 600mm를 초과하연, 거칠기 지표는 일관된 결과를 나타내었다. (3) 표면거칠기처리를 하지 않은 보의 휨성능과 비교할 때, 표면거칠기가 된 보의 휨강성은 25%증가하고, 항복강도는 9%, 최대강도는 6%증가하였다. (4) 모든 시험편은 표면거칠기 처리의 유무에 상관없이 단면해석결과 나타난 항복강도보다 높은 강도를 나타내었다.

Experimental evaluation of torsional behavior, which is possible behavior of seismic beams of RC structures, was carried out. Concrete strength and stirrup spacing were set as experimental variables to investigate the torsional strength of RC beams. Based on the experimental results, the torsional strength of RC beams was compared and analyzed. From the experimental results, the concrete strength was caused a difference of about 30% in the torsional strength of the maximum torque of the RC beam specimen, and the stirrup spacing was found to be about 2.8 times and 5 times that of the peak torque. Therefore, this study will be an important study to understand the effect of both concrete strength and stirrup spacing for the torsional strength or torsional behavior of RC beams.

To investigate the cyclic characteristics of the retrofitted exterior joints of RC frame with haunch, 70% scaled 6 beam-column exterior joint subassemblies were designed according to design guideline according to 1988 and tested with cyclic loading up to 3.5% story drift ratio. During the experiments axial forces are applied to columns to simulate gravity load. Experimental results shows that the strength of retrofitted specimens was increased steadily until 2.5% story drift ratio and their strengths increased more than 1.7 times of the non-retrofitted in case that main bar was bent away from exterior joint. The joint strength and effective stiffness of the retrofitted specimen was increased and results in more deformation capacity compared to the non-retrofitted.

In the moment frame subjected to earthquake loads, beam-column joint is structurally important for ductile behavior of a system. ACI Committee 352 proposed guidelines for designing beam-column joint details. The guidelines, however, need to be updated because of the lack of data regarding several factors that may improve the performance of joints. The purpose of this study is to investigate the seismic performance of reinforced concrete exterior joints with high-strength materials and unbonded tendons. Three specimens with different joint shear demand-to-strength ratios were constructed and tested, where headed bars were used to anchor the beam bars into the joint. All specimens showed satisfactory seismic behavior including moment strength of 1.3 times the nominal moment, ductile performance (ductility factor = at least 2.4), and sufficiently large dissipated energy.

중진 지역에 있는 RC 골조의 횡하중에 대한 설계에서 저층부에 있는 보와 기둥의 강도는 상층부의 강도보다 커야만 한다. 그러나 횡하중에 대한 보의 설계 모멘트를 골조의 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로 재분배 시킬 수 있고 그 결과 모든 보의 강도를 같게 할 수 있다. 본 논문은 최대한 많은 층의 보 휨 강도를 동일하게 만들기 위한 수직방향 보 모멘트 재분배의 영향을 살펴보는데 있다. 2경간-6층 RC 골조를 수직방향 모멘트 재분배를 고려한 경우와 고려치 않은 경우로 각각 설계하고 이들의 내진성능을 정적 비선형 한계하중 해석법과 동적 비선형 시간이력 해석법을 이용하여 구하였다. 해석결과 수직방향으로 보의 모멘트를 재분배하면 재분배 한 크기만큼 증가된 연성도를 요구하지만, 이 추가적인 요구는 상세설계가 잘된 RC 부재의 연성도 능력보다 작다.

오늘날 일부 아파트, 빌딩, 공연장 등 대형 건축물이 내진설계 의무 규정이 없던 시절에 완공돼 지진 대비 조치가 전혀 갖춰져 있지 않은 건축물이 많다. 이러한 건축물을 보강하는 공법 중 가장 널리 쓰이는 방법은 강판접착공법이다. 강판접착공법에 대해서는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나, 보의 구조적 거동에 영향을 미치는 다양한 인자들의 영향이나 강성, 파괴양상 등에 미치는 영향들에 대해서는 체계적인 평가가 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 논문은 앵커에 변수들 준 강판 휨 보강을 앵커접합한 철근콘크리트보에 재하실험을 하여 얻은 자료를 통해 앵커접합에 따른 보의 휨 거동을 연구하여 정립하고자 한다.

본 연구는 철근콘크리트 특수모멘트골조(SMF)내 보-기둥 접합부의 비탄성 회전능력에 대한 연구결과를 조사한 것이다. 모든 실험체들은 ACI 318-02에 정의된 설계 및 세부지침에 따라 특수모멘트골조로 분류되었다. AISC(2002)기준에서 모멘트골조의 접합부에 대한 내진성능의 만족 기준을 이용하여 보-기둥 접합부를 평가하였다. 총 39개의 실험체들에 대해 자세하게 조사되었다. 특수모멘트골조에 대한 내진설계기준을 만족하는 대부분의 접합부들은 3%의 소성회전까지 휨강도의 심각한 감소 없이 연성이 유지되었다. 이는 특수모멘트골조 접합부들에 대한 엄격한 콘크리트 내진설계 규정에 따른 것으로 조사되었다. 접합부내의 횡방향 보의 존재는 보-기둥 접합부의 구속력과 전단에 대한 저항성을 증가시킨 것으로 조사되었다 접합부 전단응력에 대한 ACI 328-02 제한조건을 만족하는 모든 특수모멘트골조의 접합부들은 요구되는 내진성능을 만족하는 것으로 나타났다.

국내 철근콘크리트 구조물의 경우 제작 시기를 고려했을 때 노후화가 상당히 진행된 경우가 많다. 이에 대한 안전검토 및 내진성능평가를 위해서는 노후화된 재료의 특성을 고려하여 평가하여야 한다. 그 중 동결융해에 관한 실제 거동에서 유사한 거동을 분석하기 위하여 실제 구조물의 형태에 가깝게 제작하여 평가를 진행 할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 300×450×2240mm의 보를 제작하였다. 동결융해된 보는 KS F 2456 및 ASTM C 666에서 제시하고 있는 동결융해 시험법을 따라 - 18℃~4℃를 1Cycle로 선정하여 300Cycle의 동결융해를 진행하였다. 두 시편 모두 4점 휨 실험(4Point Bending Test)으로 실험하였다.

철근콘크리트 구조물의 설계 시 구조물의 연성거동을 보장할 수 있도록 한다. 연성거동에 영향을 미치는 주요 인자 중 하나는 철근이다. 철근콘크리트에 사용되는 철근은 KS D 3504에 따라 제작되어지는데, 설계 시 사용되는 철근의 항 복강도는 KS D 3504에서 제시하는 기준 항복강도이다. 항복강도가 달라짐에 따라 구조물의 파괴거동 또한 달라질 수 있다. 본 연구에서는 기준 항복강도와 KS D 3504에서 허용하고 있는 허용 최대항복강도를 적용하였을 때의 구조물의 파괴거동 차이를 비교 및 분석하였다.

본 논문은 철근콘크리트 보-기둥 접합부에서 기계적 정착되어진 보의 SD700 고강도 인장철근에 대한 정착성능을 평가하기 위하여 진행되어진 실험의 일부결과를 나타낸 것이다. 보통모멘트 골조에 적용되는 보-기둥 접합부 배근 설계를 하였으며, 실험체는 기둥에 접합되는 보를 제작하지 않고 보 인장철근에 인장을 주고 보 압축응력은 등가면적에 해당하는 압축판 을 이용하여 단순화하여 시험하였다. 실험결과로부터 기계적 정착된 고강도철근의 정착강도, 접합부 전단강도, 철근의 분담 응력, 파괴모드 등이 분석 비교되어진다.