In this study, nonlinear finite element analysis based on the Modified Compression Field Theory has been conducted to evaluate shear strength of RC walls with opening. On the analysis, reinforcement ratio within development length of rebars nearby the opening was reduced in the model in order to investigate the effect of opening on shear strength of RC shear walls. The nonlinear finite element analysis has been verified through comparison with the test result in literature. Through the verification, it was investigated that the analysis considering the development length of rebars well reflected the effect of an opening on shear strength of RC shear walls while current design provisions did not reasonably consider one.

Reinforced concrete shear walls are effective for resisting lateral loads imposed by wind or earthquakes. Observed damages of the shear wall in recent earthquakes in Chile(2010) and New Zealand(2011) exceeded expectations. Various analytical models have been proposed in order to incorporate such response features in predicting the inelastic response of RC shear walls. However, the model has not been implemented into widely available computer programs, and has not been sufficiently calibrated with and validated against extensive experimental data at both local and global response levels. In this study, reinforced concrete shear walls were modeled with fiber slices, where cross section and reinforcement details of shear walls can be arranged freely. Nonlinear analysis was performed by adding nonlinear shear spring elements that can represent shear deformation. This analysis result will be compared with the existing experiment results. To investigate the nonlinear behavior of reinforced concrete shear walls, reinforced concrete single shear walls with rectangular wall cross section were selected. The analysis results showed that the yield strength of the shear wall was approximately the same value as the experimental results. However, the yielding displacement of the shear wall was still higher in the experiment than the analysis. The analytical model used in this study is available for the analysis of shear wall subjected to high axial forces.

The purpose of this study is to develop a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were experimentally performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with L-type precast wall panels. The results were analyzed to find that the specimen with anchored connection experienced shear failure, while the other specimen with steel plate connection principally manifested flexural failure. The ultimate strength of the specimens was determined to be the weaker of the shear strength of top connection and flexural strength at the critical section of precast panel. In this setup of L-type panel specimens, if a push loading is applied to the reinforced concrete column on one side and push the precast concrete panel, a pull loading from upper shear connection is to be applied to the other side of the top shear connection of precast panel. Since the composite flexural behavior of the two members govern the total behavior during the push loading process, the ultimate horizontal resistance of this specimen was not directly influenced by shear strength at the top connection of precast panel. However, the RC column and PC wall panel member mainly exhibited non-composite behavior during the pull loading process. The ultimate horizontal resistance was directly influenced by the shear strength of top connection because the pull loading from the beam applied directly to the upper shear connection. The analytical result for the internal shear resistance at the connection pursuant to the anchor shear design of ACI 318M-11 Appendix-D except for the equation to predict the concrete breakout failure strength at the concrete side, principally agreed with the experimental result based on the elastic analysis of Midas-Zen by using the largest loading from experiment.

An algebraic model for turbulent heat fluxes which is originally suggested by Suga & Abe is modified on the basis of the elliptic blending equation. In order to satisfy the heat transfer characteristics of near-wall region and the flow center region far away from the wall, the model coefficients of the algebraic heat flux model are modified by using the solution of the elliptic blending equation. The predictions of turbulent heat transfer in a plane channel flow have been carried out with constant wall heat flux and constant wall temperature difference boundary conditions respectively. Also, the predictions are performed at various Prandtl numbers to test the applicability of the model. The prediction results show that the distributions of the turbulent heat fluxes and mean temperature are well captured by the modified algebraic heat flux model

This research presents the nonlinear analysis model for reinforced concrete shear wall systems with special boundary elements as proposed by the Korean Building Code (KBC, 2009). In order to verify the analysis model, analytical results were compared with the experimental results obtained from previous studies. Established analytical model was used to perform nonlinear static and dynamic analyses. Analytical results showed that the semi-special shear wall improved significantly the performance in terms of ductility and energy dissipation as expected based on previous test results. Furthermore, nonlinear incremental dynamic analysis was performed using 20 ground motions. Based on computer analytical results, the ordinary shear wall, special shear wall and newly proposed semi-special shear wall systems were evaluated based on the methods in FEMA P965. The results based on the probabilistic approaches accounting for inherent uncertainties showed that the semi-special shear wall systems provide a high capacity/demand (ACMR) ratio owing to their details, which provide enough capacity to sustain large inelastic deformations.

최근에 지어진 건축물의 경우 지진에 대한 안전성을 확보하고 있지만, 내진설계 도입 이전의 건축물은 지진에 대해 매우 취약하다. 본 연구에서는 내진성능이 부족한 기존 저층 RC구조물의 지진 발생 시 안전성 확보를 위한 내진보강 방안으로 격자강판 전단벽을 제안하고 내진성능평가를 수행하였다. 횡력저항요소로 사용된 격자강판 전단벽의 탄소성 이력특성값은 실험결과를 토대로 횡력저항 기여도등을 평가하여 작성된 이선형곡선을 적용하였다. 비탄성 정적해석을 통해 대상구조물의 성능점을 찾아내어 적용 지진하중에 대한 응답과 성능수준을 평가하였다. 격자강판 전단벽을 적용한 경우, 보강 전에 비하여 응답변위가 약 42% 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 성능점에서 거의 탄성거동을 보여주고 있어 목표성능인 인명안전수준을 만족시켰다. 또한 반응수정계수를 산정하여 내진보강 효과를 검증하였으며, 보강 전과 후에 각각 2.17에서 3.25로 증가하여 설계기준을 초과하였다. 따라서 격자강판 전단벽에 의해 대상 구조물의 강도 및 강성보강이 적절히 수행된 것으로 판단된다.

In this study, flexural strength properties of SC shear walls were investigated through static pushover test. Failure modes and stiffness characteristics of SC shear walls under lateral loads were inspected by analyzing the experimental results. Main failures of unstiffened SC shear walls were found to be the type of bending shear failure due to the unbonding of the steel plate at the concrete interface. The ductility capacity of SC structures was also confirmed to be improved, which is considered to be a confining effect on steel plates in the longitudinal behavior of SC shear walls.

The core aim of this dissertation is to empirically scrutinize a strength characteristic of beam-column frame subjected to the cyclic lateral load, a beam-column frame of un-reinforced masonry wall, and a shear wall frame. First and foremost, I embark upon making three prototypes vis-à-vis this research. By conducting this process, I touch on an analysis of cyclic behavior and a damage characteristic of the beam-column frame, the beam-column frame of un-reinforced masonry wall, and the shear wall frame. What is more, through the previous procedure, the next part delves into the exact stress transfer path and the destructive mechanism to examine how much and how strong the beam-column frame of un-reinforced Masonry Wall does have a resistance capacity against earthquake in all the architecture constructed by the above-mentioned frame, as well as school buildings. In addition to the three prototypes, two more experimental models, a beam-column frame and shear wall frame, are used to compare with the beam-column frame of un-reinforced masonry wall. Lastly, the dissertation will suggest some solutions to improve the resistance capacity against earthquake regarding all constructions built with non bearing wall following having examining precisely all the analysis with regard to not only behavior properties and the damage mechanism of the beam-column frame and the beam-column frame of un-reinforced Masonry Wall but also the resistance capacity against earthquake of non bearing wall and school buildings.

Steel plate concrete (SC) composite structure is now being recognized as a promising technology applicable to nuclear power plants as it is faster and suitable for modular construction. It is required to identify its dynamic characteristics prior to perform the seismic design of the SC structure. Particularly, the damping ratio of the structure is one of the critical design factors to control the dynamic response of structure. This paper compares the criteria for the damping ratios of each type of structures which are prescribed in the regulatory guide for the nuclear power plant. In order to identify the damping ratio of SC shear wall, this study made SC wall specimens and conducted experiments by cyclic lateral load tests and vibration tests with impact hammer. During the lateral loading test, SC wall specimens exhibited large ductile capacities with increasing amplitude of loading due to the confinement effects by the steel plate and the damping ratios increased until failure. The experimental results show that the damping ratios increased from about 6% to about 20% by increasing the load from the safe shutdown earthquake level to the ultimate strength level.

Cyclic test was conducted by two kinds of specimens : single panel and double panels. Cyclic test results, which were equivalent to static test results, showed that maximum load was 45.42kN, allowable shear load was 6.3kN/m. Furthermore the accumulated energy dissipation capability for double panels was as 2.3 times as that for single panel. From performance of structural tests, the allowable shear load for panels was suggested to be at least 6.1kN/m.

In this paper, analytical models for reinforced concrete shear wall systems designed based on Korean Building Code (KBC2009) are proposed, which have special and semi-special seismic details and are compared with experimental results for a verification of analytical models. In addition, semi-special seismic details aimed to improve constructability and enhance economic efficiency were proposed and evaluated. The analytical models were performed based on nonlinear static and dynamic analysis. Through the nonlinear analyses, two seismic details showed the similar seismic behavior from the cyclic test and the analytical models for the two different seismic details represented the behavior in terms of the initial stiffness, maximum strength and strength degradation. And newly proposed seismic details(semi-special) provided with similar hysterestic behavior as well as the maximum drift.

The recently constructed buildings are ensuring seismic safety with enhanced design criteria. But, the buildings unapplied enhanced design criteria are very weak. In this study, steel grid shear wall is proposed as a solution of seismic retrofit to ensure safety of the existing buildings for the earthquake. And the structural performance experiments were carried out under axial force and cyclic lateral loads. The two specimens were made of a reference RC frame and steel grid shear wall in-filled RC frame. The test setup configured with two dynamic actuators, for the axial force with a 500kN capacity actuator and for the cyclic lateral load applied with the 2,000kN actuator. Compared with control specimen, the strength, stiffness, ductility, energy dissipation capacity of the seismic retrofit structures is evaluated.

최근 국내에서는 원자력발전소의 모듈화 공법에 적용하기 위하여 SC(steel plate concrete) 구조를 개발하는 연구를 진행하고 있다. 이 연구에서는 전단보강이 없는 비보강 SC 전단벽의 횡방향 내진성능 및 강성특성에 대하여 분석하기 위하여 전단벽 모형시편을 제작하고, 이를 대상으로 정적가력실험을 수행하였다. 실험 결과를 이용하여, 이 논문에서는 비보강 SC 구조의 횡력에 대한 파괴모드의 유형을 분석하고, 단면강도와 부재의 강성 특성을 검토하였다. 그리고 SC 구조용 설계기준에서 제시하는 단면의 강도 계산식과실험결과를 비교하였다. 연구결과, 비보강 SC 전단벽의 파괴 형태의 하나는 콘크리트와 강판의 부착 상실로 인한 휨전단파괴라는 사실을발견하였다. SC 구조 전단벽의 벽체 길이방향 거동은 파괴 시까지 벽체 외측의 강판이 내부 콘크리트를 구속하는 효과를 기대할 수 있으므로 연성능력이 향상되는 것이 확인되었다

본 논문은 전단벽과 슬래브, 인방보의 연결부재로 구성되는 독특한 구조형식으로 이루어진 국내 철근콘크리트(RC)조 공동주택의 지진거동을 정확하게 평가하기 위한 방법을 제시하기 위한 기초연구이다. 이를 위하여 인방보의 유무에 따른 RC조 전단벽식부분구조 실험체 2개에 대하여 선형 스프링모델에 의한 비선형 정적해석을 실시하고 기존의 실험결과와 비교 ‧ 분석하여 그 신뢰성을 검증하였다. 인방보가 없는 실험체의 경우, 해석결과가 실험결과에 의한 비선형 거동을 정확히 모사하고 있는 것으로 나타났다. 반면, 인방보가 있는 실험체의 경우, 해석결과의 경우, 정방향 가력시 실험결과 보다 작은 실험체의 변형으로 인방보에 의한 커플링 효과를 기대할수 없게 되면서, 해석결과가 실험결과보다 재하시의 동일 변형에서의 내력과 잔류변형 등을 작게 평가하는 것으로 나타났다.

경계요소를 가지는 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석을 위한 간편 모델을 제안하였다. 이 간편 모델은 전단벽의 휨 및 전단 거동을 스프링요소로 나타낸 거시적 모델이다. 휨거동은 벽체의 단면해석을 기초로 한 모멘트강도와 회전능력을 벽체 양단의 수직 스프링요소로 나타내었다. 경계요소를 가지는 전단벽은 휨거동에 의해 지배되므로 전단거동은 휨거동에 바탕하여 변수를 계산하였고 중앙부 수평 스프링요소로 나타내었다. 제안된 모델은 전단벽 정적이력시험 결과와 비교한 후 비선형동적해석을 수행하여 사용된 이력법칙 및 변수들의 타당성을 조사하였다. 비선형동적해석을 이용한 변수연구를 통하여 내진성능평가의 주요변수인 요구값과 성능값에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과 전단력-전단변형 관계에서 약간의 차이가 있지만 전단벽의 전체거동은 잘 일치하였으며, 주요 변수의 변화에 대해 요구값과 성능값도 일정하게 변화하므로 제안된 해석모델은 경계요소를 가진 철근콘크리트 전단벽에 알맞은 것으로 판단된다.

지진취약도 분석은 원자력 발전소의 내진성능평가를 위하여 발전되어져 왔지만, 현재는 적용성이 건물과 교량 등에도 확대되어지고 있다. 일반적으로 지진취약도 곡선은 수많은 지진가속도 기록을 이용하여 비선형 시간이력해석으로 구한다. 비선형 시간이력해석에 의한 지진취약도 분석은 구조물의 모델링과 해석에 많은 시간이 소요되는 과정을 요구한다. 비선형 시간이력해석의 이와 같은 약점을 보완하기 위해서 변위계수법과 역량스펙트럼 방법과 같은 간단한 해석방법을 지진취약도 분석에 적용하였다. 변위계수법과 역량 스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선의 정확성을 평가하기 위하여, 철근콘크리트 전단벽 구조물에 대한 변위계수법과 역량스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선을 비선형 시간이력해석에 의해 구해진 지진취약도 곡선과 비교하였다. 지진취약도 곡선의 작성을 위해서는 설계스펙트럼에 대응되는 190개의 인공지진과 Shinozuka 등이 제안한 방법이 적용되었다.

일반적으로 전단벽은 횡력저항 요소로서 널리 이용되고 있다. 대부분의 전단벽 구조물은 통로의 목적으로 개구부를 필요로 하게 되고 전단벽들 사이가 슬래브나 연결보로 연결된 병렬전단벽의 형태를 띠게 된다. 본 연구에서는 병렬전단벽 구조물의 연결보 중앙부에 LRB(Lead Rubber Bearing)를 도입하였고 이 시스템의 풍응답 저감성능을 검토하였다. 제안된 방법의 효과를 살펴보기 위하여 20층 및 30층 예제구조물을 구성하였고 인공풍하중을 작성하여 경계비선형 시간이력해석을 수행하였다. 제안된 방법이 풍하중을 받는 고층 병렬전단벽 구조물의 사용성 향상에 도움을 줄 수 있는지 평가하기 위하여 일본 진동성능평가기준을 적용하여 보았다. 해석결과 본 논문에서 제안하는 LRB를 사용하여 병렬전단벽을 연결하는 방식이 풍응답 제어성능 개선에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

이 연구에서는 평면, 입면 및 구조적 특성이 다양한 철근 콘크리트 고층 아파트 건물의 고유주기를 예측할 수 있는 새로운 식을 제안하였다. 제안식은 벽체의 진동이론과 지진시 계측된 건물들의 고유주기로부터 개발 되었으며, 평면에서 다양한 방향으로 설계된 전단벽의 구조적 특성을 적절히 반영할 수 있다. 제안식의 검증을 위해 신축 중인 국내 아파트 건물 10개동의 고유주기를 측정하였으며, 측정된 고유주기는 제안식 및 KBC 2009, ASCE 7-10과 같은 기준식들과 비교 하였다. 비교 결과, 제안식은 기준식에 비해 최근의 철근콘크리트 전단벽 건물 특성을 합리적으로 반영함으로써 고유주기를 보다 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

본 실험 연구의 목적은 횡방향 정적가력을 통하여 2층 R.C 전단벽식 구조의 내진성능을 평가하는 것이다. 본 연구의 실험체는 대상 건물의 개구부를 가지는 T자형 벽체 1층과 2층의 일부분을 대상으로 실물크기의 3/5 크기정도로 축소하였고, 인방보의 유 무를 실험변수로한 2개의 실험체를 제작하여 횡방향의 정적가력 실험을 수행하였다. 인방보 유무에 따른 벽체의 구조적 성능 및 거동의 차이를 비교한 결과, 인방보가 있는 실험체가 인방보가 없는 실험체보다 최대내력과 연성능력 등의 내진성능이 우수한 것으로 판단되었다.

우리나라 공동주택의 대부분을 이루는 철근콘크리트(RC) 벽식 구조의 지진에 대한 거동을 예측하기 위해 신뢰성이 있으며 사용하기 간편한 해석모델의 수립이 필요하다. 본 논문은 기 수행된 RC 전단벽 부분구조의 횡 하중 반전주기 실험결과를 기준으로 하여 PERFORM 3D에서 가용한 RC벽 요소 및 보 기둥 요소 해석모델을 응용하여 최대한 실험결과와 근접한 결과를 주는 모델을 수립하였다. 전체 및 국부거동에 있어서 이 해석결과를 실험결과와 비교함으로써 해석의 신뢰성과 한계성을 확인함과 동시에, 실험에서 파악하기 어려운 내부 저항력의 구성, 전체 구조물의 저항 메카니즘에 대한 정량적인 분석을 제시한다.