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.

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.

최근 경주와 포항에서 발생한 지진피해 사례에서 보듯 조적벽체 및 필로티 구조물의 붕괴 위험이 사회적으로 큰 주목을 받고 있다. 본 연구는 명확한 내진설계지침이 없고 수평하중에 대한 내성이 구조적으로 매우 약하며 재난관리시설 중 지 진붕괴 위험이 높은 조적조 구조물에 대한 보강 설계 및 성능평가를 조사하였다. 기존 선행연구에서 발표된 FRP Plate의 외부 접착시 부착파괴의 문제점을 반영하여 부착력이 개선된 매립형 T-Joint BFRP Plate를 개발하였으며, 시공 시 에폭시 계열의 연성페인트를 활용하여 보강구조물의 연성을 개선하는 방법을 제안하였다. 최종적으로 수행된 정적 및 반복가력 실험을 통하여 보강시험체의 강성 및 에너지 소산능력이 각 1.23과 1.39배 증가함을 확인하였다.

Many Korean domestic masonry structures constructed since 1970 have been found to be vulnerable to earthquakes because they lack efficient lateral force resistance. Many studies have shown that the brick and mortar suddenly experience brittle fracture and out-of-plane collapse when they reach the inelastic range. This study evaluated the seismic retrofitting of non-reinforced masonry with Hybrid Super Coating (HSC) and Cast, manufactured using glass fiber. Four types of specimen original specimen (BR-OR), one layered HSC (BR-HS-O), two-layered HSC (BR-HS-B), one layered HSC, and Cast (BR-CT-HS-O) were constructed and analyzed using compression, flexural tensile, diagonal compression, and triplet tests. The specimen responses were presented and discussed in load-displacement curves, maximum strength, and crack propagation. The compressive strength of the retrofit specimens slightly increased, while the flexural tensile strength of the retrofit specimens increased significantly. In addition, the HSC and Cast also produced a considerable increase in the ductile response of specimens before failure. Diagonal compression test results showed that HSC delayed brittle cracks between the mortar and bricks and resulted in larger displacement before failure than the original brick. The triplet test results confirmed that the bonding strength of the retrofit specimens also increased. The application of HSC and Cast was found to restrain the occurrence of brittle failure effectively and delayed the collapse of masonry wall structures.

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.

This report offers an economically reasonable seismic reinforcement to non-seismic mid/low reinforced concrete structures. Installed a slit in between the reinforced concrete frame and masonry infilled wall then inserted twist bar to prevent inversion and attached to the lower/upper beam. Confirmed the seismic reinforcement effect through static loading test. Total of 4 specimens were produced for the test, a masonry infilled wall without seismic reinforcement and with seismic slit or twist bar applied. As a result, applying the seismic slit and twisted bar was economically reasonable and seismic reinforcement effect was confirmed by showing stable failure, increase of maximum strength and yield displacement, increase of accumulated energy dissipation.

본 논문에서는 범용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 국내에서 사용되는 콘크리트벽돌을 조적채움벽으로 가진 철근콘크리트 골조를 대상으로 유한요소해석을 실시하였다. 해석대상은 순수골조, 채움벽의 두께가 0.5B인 골조, 두께가 1.0B인 골조의 3종류이다. 철근콘크리트 골조 및 채움벽의 재료특성은 재료시험 결과로부터 구하였으나 두께가 1.0B인 채움벽의 경우 벽돌의 쌓기방법의 차이에 의해 0.5B 두께의 실험체보다 4배 정도 증가된 인장강도를 사용하였다. 유한요소해석결과는 실험을 통해 구한 하중-변위관계 및 변위각에 따른 균열양상을 상당히 정확하게 예측하였다. 유한요소해석 결과의 분석을 통해 조적채움벽과 골조사이의 접촉응력 및 골조의 전단력과 휨모멘트를 산정하였다.

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.

우리나라의 석조문화재을 모델링할 때 불연속면을 갖는 구조재의 강성을 어떻게 규명하느냐가 매우 중요하지만 원형보존을 해야 하는 문화재의 특성상 이를 파악하기란 매우 곤란하다. 이를 위해 본 연구에서는 비파괴조사를 이용하여 고유진동수를 측정한 후, 시행착오법을 이용하여 측정된 고유진동수와 컴퓨터 모델링 해석을 통해 고유진동수를 비교함으로써 불연속면의 강성, 구조재의 탄성계수 등 숭례문 육축 구조를 이루는 재료의 구조적 물성을 추정하였다. 이를 통해 육축 문화재에 대한 컴퓨터 모델링 기법을 제시하고 육축구조물의 안전성에 영향을 미치는 요인을 분석하였다. 연구결과 적심석의 강성이 육축구조물의 안전성에 가장 큰 영향을 미지는 젓으로 분석되었다.

비보강 조적조 건축물은 재료의 특성상 지진과 같은 횡력에 취약하지만, 국내에는 여전히 많은 조적조 건물이 존재한다. 특히 현재 남아있는 조적조 건축물의 대부분이 20년 이상 노후화됨에 따라 재해감소를 위한 경제성 있는 보강법의 개발이 요구된다. 본 논문에서는 이러 한 노후 된 조적조 건축물의 보강법의 하나로 접착형 보강재를 활용한 조적벽체의 외부 보강법을 제시하였으며, 보강효과 검증을 위해 총 6개 의 실험체를 형상비(L/H=1.0, 1.3, 2.0)를 변수로 제작하여 정적가력실험을 실시하였다. 실험결과, 보강전·후 조적벽체는 강체회전 및 미끄러 짐에 의해 파괴가 발생하였고, 접착형 보강재 부착후 벽체의 최대내력, 최대변위, 소산에너지량은 증가하여 우수한 보강효과를 확인하였다. 또 한 기존 유리섬유를 활용한 증가된 전단강도식에 착안하여 비보강 조적벽체에 대한 접착형 보강재의 설계안을 도출하여 적용을 위한 기초자 료를 제공하였다.

By attaching the adhesive retrofit material using wire and nylon to masonry walls, the changes in the shear strength of the walls were examined through experiments. In the experiment results, when the adhesion of the adhesive retrofit material was secured, the shear strength and the yield displacement ratio of the masonry walls were largely improved, and the falling of the walls did not happen, which has verified the retrofitting effect of the adhesive retrofit material.

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.

This study carried out a series of seismic tests to elucidate the difference of movements between two buildings with or without masonry infilled wall in reinforced concrete frames which have no quake proof plan. Both of the experimental buildings showed irreversible deformity at low drift ratio of 0.6%. The strength and stiffness of the building with masonry infilled wall were higher than those of the building without masonry infilled wall, while the ductility of the former being lower than that of the latter. Thus it led to more brittle tendency of the former.

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.

This study revealed that seismic retrofit technology which has to conduct seismic retrofit work after removing facing walls from a reinforced concrete structured building constructed with masonry walls and facing walls, bears disadvantages of additional costs both for removal of facing walls and for brick masonry and possibility to incur the secondary damage from collapse of facing walls. Therefore, this study aims to develop a seismic retrofit technique and examines its performance which can yield sufficient seismic retrofit effect without additional retrofit of facing walls by forming a pile-bent reinforced concrete walls with facing walls after removing masonry walls.

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