This study investigated the rocking behavior of unreinforced masonry walls and wall piers under cyclic loading. Based on the benchmark tests, the characteristics of load-deformation relations in masonry walls with rocking failure were captured, focusing on observed deformation modes. The rocking strengths of masonry walls (i.e., peak and residual strengths) were evaluated, and the effects of opening configurations on the masonry wall strength were examined. The deformation capacity of the rocking behavior and the hysteresis shape of the load-deformation relations were also identified. Based on the results, modeling approaches for the rocking behavior of masonry walls were discussed.

Based on the nonlinear static analysis and the approximate seismic evaluation method adopted in “Guidelines for seismic performance evaluation for existing buildings, two methods to calculate strength demand for retrofitting individual structural walls in unreinforced masonry buildings are proposed.” The displacement coefficient method to determine displacement demand from nonlinear static analysis results is used for the inverse calculation of overall strength demand required to reduce the displacement demand to a target value meeting the performance objective of the unreinforced masonry building to retrofit. A preliminary seismic evaluation method to screen out vulnerable buildings, of which detailed evaluation is necessary, is utilized to calculate overall strength demand without structural analysis based on the difference between the seismic demand and capacity. A system modification factor is introduced to the preliminary seismic evaluation method to reduce the strength demand considering inelastic deformation. The overall strength demand is distributed to the structural walls to retrofit based on the wall stiffness, including the remaining walls or otherwise. Four detached residential houses are modeled and analyzed using the nonlinear static and preliminary evaluation procedures to examine the proposed method.

Seismic fragility functions for unreinforced masonry buildings were derived based on the incremental dynamic analysis of eight representative inelastic numerical models for application to Korea's earthquake damage estimation system. The effects of panel zones formed between piers and spandrels around openings were taken into account explicitly or implicitly regarding stiffness and inelastic deformation capacity. The site response of ground motion records measured at the rock site was used as input ground motion. Limit states were proposed based on the fraction of structural components that do not meet the required performance from the nonlinear static analysis of each model. In addition to the randomness of ground motion considered in the incremental dynamic analysis explicitly, supplementary standard deviation due to uncertainty that was not reflected in the fragility assessment procedure was added. The proposed seismic fragility functions were verified by applying them to the damage estimation of masonry buildings located around the epicenter of the 2017 Pohang earthquake and comparing the result with actual damage statistics.

Nonlinear static analysis and preliminary evaluation were performed in this study to evaluate the seismic performance of unreinforced masonry buildings subjected to various soil conditions based on the revised Korean Building Code. Preliminary evaluation scores and nonlinear static analyses indicated that all buildings were susceptible to collapse and did not reach their target performance. Therefore, retrofit of those building models was carried out through a systematic procedure to determine areas to be strengthened. It was possible to make most building models satisfy performance objectives through the reinforcement alone of damaged external shear walls. However, the application of a preliminary evaluation procedure to retrofit design was found to be too conservative because all the retrofitted building models verified with nonlinear static analysis failed to satisfy performance objectives. Therefore, it is possible to economically retrofit unreinforced masonry buildings through the fortification of external walls if a simple evaluation procedure that can efficiently specify vulnerable parts is developed.

본 연구는 지진에 저항하는 부재인 비보강 조적벽체로 구성된 건물의 내진성능평가에 활용되는 비선형 정적해석을 위한 비보강 조적벽체의 해석모델을 수립하고자 하였다. 본 연구의 해석모델은 비보강 조적벽체의 휨거동을 모사하기 위한 파이버 요소와 비보강 조적벽체의 전단에 대한 응답을 예측하기 위한 전단스프링 요소로 구성된다. 본 논문은 먼저 제안하고 있는 모델의 형상에 대해서 설명하고, 기존에 행해진 조적조 프리즘의 실험결과로부터 얻은 응력-변형률 곡선을 근거로 파이버와 전단스프링 요소의 물성치에 대한 결정 방법을 설명한다. 제시하고 있는 모델은 비선형 정적 해석결과와 다른 연구자들에 의해 수행된 실험결과를 비교하여 타당성을 검증한다. 해당 모델은 최대강도, 초기강성, 그리고 이들로부터 얻어지는 비보강 조적벽체의 하중-변위 곡선을 적절하게 모사하고 있다. 또한, 해석모델이 비보강 조적벽체의 파괴모드를 예측할 수 있는 것으로 나타난다.

Unreinforced masonry (URM) buildings are known to be highly vulnerable to seismic loadings. Although significant physical variation may exist for URM buildings that fall into a same structural category, a single set of fragility curves is typically used as a representation of the seismic vulnerability of the URM structures. This study investigates the effect of physical variation of URM structures on their seismic performance level. Variables that describe the physical variation of the structure are defined based on the inventory analysis. Seismic behavior of the structures is then monitored by changing the variables to investigate the effect of each variable. The analysis results show that among the variables considered the seismic performance of URM building depends on the variation of the width, the aspect ratio, and the number of story. The need for further research on the modeling of the connections between the walls and diaphragms and the torsional effect is also addressed.

본 연구에서는 기존 건물의 내진성능평가 요령의 개선안을 바탕으로 비보강 조적조 건물의 내진성능을 평가하였다. 평가 절차는 예비평가, 1차상세평가, 2차상세평가의 3단계로 구성되어 있으며, 보수적인 평가로 시작하여 점차 상세한 평가를 실시한다. 본 연구의 목적은 이와 같은 단계적 평가의 실효성을 검증하고 평가결과와 조적조 벽량과의 상관관계를 분석하는 것이다. 연구를 위해 10개의 2층 비보강 조적조 건물을 선택한 후 3단계 절차를 이용하여 단계별로 성능평가를 수행하였다. 연구 결과, 예비평가와 1차상세평가간에 성능수준이 절차의 의도와 역행해서 나타났다. 따라서 앞으로 본 연구 결과에서 나타난 각 평가 단계별 문제점을 보완할 필요가 있다.

Most of the school buildings were built before the seismic code was established. To consider the sunlight and ventilation to the partition walls are built about 1m height beside columns at typical school buildings. For the reason, columns which is consisted school building occur brittle failure shape by the reduced effective depth. In this study, experimental test for retrofitting effect by Aramid Fiber Reinforced Polymers(AFRP) strips on masonry infilled reinforced concrete(RC) frames is performed. The test results were to ensured enough time to evacuate due to the enhancement of ductility and strength of school buildings to withstand earthquakes using AFRP strips .

본 연구는 반복 횡하중 하에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) Sheet로 보강된 철근콘크리트 프레임면내 조적벽체의 전단내력을 평가하여 국내 조적벽체 학교 건축물에 적합한 CFRP Sheet 보강 방안을 제안하는 것에 그 목적이 있다. 조적 허리벽이 있는 1층, 1경간, 1/2 스케일의 시험체를 4개 제작하여 CFRP Sheet의 보강량을 변수로 실험을 수행하였으며 이를 통하여 보강량에 따른 강도와 강성의 변화를 분석하였다. 실험 결과 CFRP Sheet는 시험체의 내력과 강성을 향상시켰으며 특히 기둥과 조적벽을 모두 보강하는 방법을 통한 보강방법에 있어 그 적용성을 확인할 수 있었다.

비보강 조적조는 비균일 재료로 이루어진 합성재료에 가까우므로 그 거동이 하중종류와 구조물의 손상 정도에 따라서 매우 달라지게 된다. 본 연구에서는 여러 차례의 모의 지진을 받는 구조물의 손상거동이 어떻게 전개되어 가는지 살펴보는 간단한 방법을 제시한다. 특히, 시간영역 자료를 여러 구간으로 나누어서 주파수가 어떻게 변화해 가는지 살펴보는 부분 FFT방법을 이용하였다. 또한, 주파수와 강도와의 관계식을 이용하여 단자유도계의 이선형모델도 유도하였다. 본 연구에서 제시하는 이러한 방법들을 이용하여 비보강 조적조의 비탄성 성질들을 합리적으로 구할 수 있었다.

본 연구는 우리나라에서 저층 주거용 건물로 널리 사용되고 있는 2층 규모의 비보강조적조 의 1/3 축소 모델에 대한 진동대 실험을 수행한 것이다. 본 연구의 주목적은 내진설계가 이루어지지 않은 조적조 건물의 내진거동을 살펴보고, 실험적 자료를 확보하는데 있다. 실험대상구조물은 횡방향으로는 대칭이지만 종방향으로는 약간 비대칭이고, 비교적 강한 다이어프램을 나타내는 콘크리트 슬래브로 되어있다. 실험체에 대한 모의 지진하중은 가속도를 점차 증가시켜가면서 종방향으로 가력하였다. 실험에서 얻은 구조물의 동적 응답자료는 진동대의 입력지진과 연관지어서 분석하였다. 더욱이 성능기초설계를 위한 성능수준을 제시하였다. 실험결과 1층에서의 전단파괴가 지배적이고 상부층은 강체거동을 보여주었다. 또한 균열 발생후에도 상당한 강도와 변형능력을 보유하고 있는 것으로 나타났다.

비록 제한된 범위내에서나마 일련의 유한요소해석을 통하여 비보강 조적조 벽체의 면내방향 내진성능을 조사하였다. 이를 위하여 비보강 조적벽체는 연속체로 가정하여 등방성 평면응력요소로 취급하였으며, 비보강 조적조의 균열거동을 위하여 균열특성이 요소내에 분포하는 것으로 가정하는 분포균열모델을 사용하였다. 모두 70가지 서로 다른 경우의 비보강 조적벽체 모델을 해석하였는데, 축력비, 형상비 및 유효단면적비 등의 변수를 고려하였다. 해석결과 이들 변수가 비보강 조적벽체의 극한강도에 지대한 영향을 미치며 상호 작용하는 것으로 확인되었다. 비보강 조적벽체의 여러 가지 취성적 요인과 복합적인 파괴형태의 가능성을 감안하여 현재 우리 나라 규준에서 사용하고 있는 반응수정계수의 크기를 재고하여야 함이 지적되었다.

본 연구의 목적은 지진에 의한 비보강 조적조의 거동을 평가하는 것이다. 효율적인 평가를 위하여 유사동적해석법을 사용하였다. 저층의 비보강 조적조에 대하여 지진하중에 의한 지반-구조물의 상호작용에 따른 영향을 평가하기 위하여 단단한 지반에 놓여진 구조물과 연약한 지반에 좋여진 구조물을 비교하였다. 그 결과 연약한 지반위에 놓인 구조물의 층 전단력과 밑면 전단력이 상대적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한 현재 사용되고 있는 내진기준에 주어진 약산식에 따라 해석을 수행할 경우 연약한 지반에 놓인 건물이 경우 전단력을 과소평가 할 수 있는 것으로 나타났다.

본 논문은 국내의 비보강 조적조에 대해 내진성능을 조사하기 위하여 재료측성 평가를 위한 실험연구를 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 조적용 모르터의 압축강도식을 제안하였다. 또한 조적용 모르터의 배합비에 따른 조적조 프리즘의 압축강도 특성을 비교하였다. 조적조 프리즘의 압축강도로써 조적조의 탄성계수를 구할 수 있는 약산식을 제시하였으며, 약산식을 사인장 조적조 실험을 통하여 구한 전단탄성계수값과 비교하여 볼 때 타당성을 가지고 있다고 판단된다. 실험결과로써 나온 재료특성 값을 바탕으로 2층 조적조 다세대 주택에 대한 유사동적해석을 수행하였다. 해석결과로 얻은 전단응력과 전단파괴가 나타난 사인장 조적조의 허용전단응력은 유사한 것으로 확인되었다.

우리 나라의 주거 건물의 많은 부분을 차지하는 조적조 건물은 저층이므로 내진 설계에 대한 지침이 마련되어 있지 않다. 그러나 조적조 건물의 경우 저층이라 하더라도 구조특성상 수평하중에 대한 저항능력이 매우 약하므로 내진 설계에 대한 기준이 요구된다. 일반적으로 내진설계 시 동적 해석을 수행하면 많은 시간이 소모되므로 실무자들에게 등가정적해석법을 제시하여 내진설계 시 편의를 제공하고 있다. 그러나 저층 조적조 건물은 일반적인 건물과는 거동 특성이 다르므로 저층 조적조 건물에 적용할 수 있는 해석법을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 개구부의 비율에 따른 조적벽의 연성도, 강도 및 고유주기를 구하여 반응수정계수와 고유주기를 비교하여 우리 나라의 조적조 건물에 적합한 반응수정계수와 고유주기 산정식을 제안하였다.

The purpose of this study is to evaluate the seismic performance of unreinforced masonry(URM) building more accurately. For that, the nonlinear hysteresis models of preceding research did not validate for dynamic analysis. Therefore, in this study, we compared the results of the shaking table test and dynamic analysis. As a result, nonlinear hysteresis models are expected to be applicable.

본 연구는 비보강 조적조 건축물의 정밀한 내진성능 평가를 위한 기초 연구로써, 조적벽체의 형상비 및 개구부 유무에 따른 파괴모드를 고려하여 기존의 전단강도 제안식을 비교 평가하고, 이를 반영한 복원력 특성모델을 제안하였다. 개구부가 없는 조적벽체의 전단강도는 국내 기존 연구에서 제안된 강체회전 및 양단부 압축파괴 강도와 FEMA의 미끄러짐 전단강도 중 작은 값을, 개구부가 있는 벽체의 경우 Pier 벽체만을 고려하여 강도를 예측하는 것이 적절한 것으로 평가되었다. 또한 파괴모드를 고려하여 휨 및 전단거동의 복원력 특성 모델을 제시하였으며, 이를 적용하여 비선형 반복가력 해석을 수행한 결과, 강도 및 이력 거동 면에서 실험과 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

In this study, after performing a full-scale dynamic testing of unreinforced masonry buildings, the experimental results and developed seismic performance evaluation program of existing unreinforced masonry buildings were verified by comparing the results of the program.

비보강 조적벽체를 이용한 저층 건축물은 국내에 가장 흔히 볼 수 있는 주거형태이지만, 비보강 조적벽체는 높은 횡강성에 비하여 연성능력 부족 등의 이유로 지진으로부터 구조적 피해를 피하기 힘든 횡력저항시스템으로 알려져 있다. 하지만, 국내 비보강 조적벽체 전단강도와 전단강성에 대한 실험적 연구는 부족한 편이며, 실제 지진이 발생했을 비보강 조적벽체를 횡력저항요소로 사용하는 건축물의 내진성능에 대한 연구는 상대적으로 부족한 실정이다. 이로 인하여 국내 비보강 조적벽체의 특성을 반영하고 있다고 볼 수 없는 FEMA 356에서 제시하고 있는 비보강 조적벽체의 전단강도와 강성을 준용하여 사용하고 있다. 본 연구에서는 우선 FEMA 356에서 제시하고 비보강 조적벽체의 전단강도와 강성을 실험결과와의 차이에 대해 기술하고, 이 차이가 현황조사와 실험데이터를 바탕으로 결정한 표본 비보강 조적조 건축물의 내진성능에 미치는 영향과 경과년수에 따른 영향을 증분동적해석을 이용하여 계산된 붕괴여유비와 구조성능의 불확실성을 표현하는 베타값을 이용하여 분석하였다. 해석결과를 통하여 FEMA 356에 의한 전단강도와 강성을 사용할 경우 조적조 건축물의 붕괴여유비와 베타값을 과소평가하는 것으로 나타났다. 하지만, 두 경우 모두 국내 내진설계기준에서 제시하는 성능기준을 만족하지 않는 것으로 나타났으며, 경과연수가 클수록 이런 현상은 뚜렷해지며, 30년 이상 경과된 조적조 건축물은 2400년 재현주기의 지진에 붕괴확률이 약 90%에 도달하는 것으로 나타났다.

To evaluate the shear strength of unreinforced masonry wall with/without a opening, analysis is conducted with/without a opening. As a result, the strength, stiffness, displacement are evaluated by using analysis program. Using this method, it is abel to evaluate the seismic performance of unreinforced masonry wall