The ductility of the system based on the capacity of each structural member constituting the seismic force-resisting system is a significant factor determining the structure’s seismic performance. This study aims to provide a procedure to supplement the current seismic design criteria to secure the system’s ductility and improve the seismic performance of the steel ordinary moment frames. For the study, a nonlinear analysis was performed on the 9- and 15-story model buildings, and the formation of collapse mechanisms and damage distribution for dynamic loads were analyzed. As a result of analyzing the nonlinear response and damage distribution of the steel ordinary moment frame, local collapse due to the concentration of structural damage was observed in the case where the influence of the higher mode was dominant. In this study, a procedure to improve the seismic performance and avoid inferior dynamic response was proposed by limiting the strength ratio of the column. The proposed procedure effectively improved the seismic performance of steel ordinary moment frames by reducing the probability of local collapse.

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.

This study deals with the microstructure and tensile properties of 700 MPa-grade high-strength and seismic reinforced steel bars. The high-strength reinforced steel bars (600 D13, 600 D16 and 700 D13 specimens) are fabricated by a TempCore process, while the seismic reinforced steel bar (600S D16 specimen) is fabricated by air cooling after hot rolling. For specimens fabricated by the TempCore process, the 600 D13 and 600 D16 specimens have a microstructure of tempered martensite in the surface region and ferrite-pearlite in the center region, while the 700 D13 specimen has a microstructure of tempered martensite in the surface region and bainite in the center region. Therefore, their hardness is the highest in the surface region and shows a tendency to decrease from the surface region to the center region because tempered martensite has a higher hardness than ferrite-pearlite or bainite. However, the hardness of the 600S D16 specimen, which is composed of fully ferritepearlite, increases from the surface region to the center region because the pearlite volume fraction increases from the surface region to the center region. On the other hand, the tensile test results indicate that only the 700 D13 specimen with a higher carbon content exhibits continuous yielding behavior due to the formation of bainite in the center region. The 600S D16 specimen has the highest tensile-to-yield ratio because the presence of ferrite-pearlite and precipitates caused by vanadium addition largely enhances work hardening.

This present study deals with the microstructure and tensile properties of 600 MPa-grade high strength and seismic resistant reinforcing steels. The high strength reinforcing steel (SD 600) was fabricated by Tempcore processing, while the seismic resistant reinforcing steel (SD 600S) was air-cooled after hot-rolling treatment. The microstructure analysis results showed that the SD 600 steel specimen consisted of a tempered martensite and ferrite-pearlite structure after Tempcore processing, while the SD 600S steel specimen had a fully ferrite-pearlite structure. The room-temperature tensile test results indicate that, because of the enhanced solid solution and precipitation strengthening caused by relatively higher contents of C, Mn, Si and V in the SD 600S steel specimen, this specimen, with fully ferrite-pearlite structure, had yield and tensile strengths higher than those of the SD 600 specimen. On the other hand, the hardness of the SD 600 and SD 600S steel specimens changed in different ways according to location, dependent on the microstructure, ferrite grain size, and volume fraction.

Behavior of RC(Reinforced-concrete) beam-column connections has been subjected to the earthquake loading has been determined by shear and attachment mechanism. However, since the shear and attachment are very fragile for cycle loadings. Through occurring plastic hinges at the beam, the column and the connection should remain elastic condition and the beam should dissipate the energy from the earthquake. This study was investigate on the seismic performance of 6 RC beam - column connections built with the high strength reinforcements (700MPa) based on design and detailing requirements in the ACI 318-05 Provision and KCI-07 appendix Ⅱ. This is aimed to evaluate the effect of the high-strength reinforcements as used the beam-column connection members. The main comparisons were the seismic performance of the connections affect the seismic performance in terms of strength, stiffness and ductility, joint shear stress-strain. A total of 6 beam-column specimens were built with a 1/2 scale and subjected to the cyclic loadings. Main design considerations were the area of the longitudinal reinforcements of the beam and details of the beam-column joint designed based on the seismic code. Cyclic test results are given and recommendations for the usage of high strength reinforcements for the seismic design is provided.

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.

In this study, material tests were performed on the masonry specimens constructed with bricks and mortar used in Korea. The specimens included two types of thickness(0.5B and 1.0B) and physical conditions (good and poor). It was shown that 1.0B specimens have 3.2~1.8 times larger shear strength than 0.5B specimens and shear strength of specimens in poor condition was 66%~38% of those in good condition. Average shear stress of masonry-infills was calculated from previous experimental studies, and relationships with failure mode, material strength of masonry, aspect ratio, and frame-to-infill strength ratio were investigated. In addition, the effects of masonry strength on the seismic performance of a masonry-infilled frame was studied using a simple example building. It can be seen that the obtained average shear stress were considerably higher than the default masonry shear strength recommended by the ASCE 41, and low values the strength of masonry does not guarantee conservative evaluation results due to the early shear failure of frame members.

This paper deals with steel braced frame as increasing the lateral strength and ductility in order to seismic retrofit of existing buildings and discusses the designing criteria and calculation method of retrofitted buildings. The addition of steel braced frame can be effective for increasing the lateral strength and ductility of existing buildings. However, There is a problem in utilizing this method. It is the approach to provide an adequate connection between the existing RC frame and the installed steel braced frame, because global strength by failure mode(three type) depends on detail of connection and strength of existing RC frame. So, the designer must be confirmed if it satisfies the required performance or not. Failure mode of type I is the most appropriate for increasing the lateral strength and ductility. Seismic performance evaluation and strength calculation of seismic retrofit are performed by guideline by KISTEC(Korea Infrastructure Safety & Technology)’s “seismic performance evaluation and rehabilitation of existing buildings” and Japan Building Disaster Prevention Association. Buildings are modeled and non-linear pushover analysis are performed using MIDAS program.

The purpose of this study is to evaluate the effectiveness of the seismic retrofit performance for a reinforced concrete structure with steel damper. The nonlinear static analysis of the RC frame specimens with and without retrofit using the steel damper was conducted and the reliability of the analysis was verified by comparing the analysis and test results. Using this analysis model and method, additional nonlinear analysis was conducted considering varying stiffness and strength ratios between RC frame and steel damper and the failure mode of RC frame. As the result of the study, the total absorbed energy increased and the damage of RC frame was reduced as stiffness and strength ratios increased. The seismic retrofit performance, evaluated by means of the yield strength, increasing ratio of the absorbed energy and damage of the frame, increased linear proportionally with the increase of the strength ratio. In addition, the seismic retrofit performance was stable for stiffness ratios larger than 4~5. The energy absorption capacity of the frame governed by shear failure was better than that of the frame governed by flexure failure.

본 논문에서는 지진하중을 받는 내부 및 외부 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 강도 및 연성능력을 평가하였다. 접합부에 인접한 보에 소성힌지가 발생한 이후 접합부가 파괴할 경우 접합부 내력은 보의 소성힌지의 영향을 받아 감소하게 된다. 보에 소성힌지가 발생하면 보의 부재축방향 변형률은 급격하게 증가하게 되며, 증가된 부재축방향 변형률은 접합부의 변형에 영향을 주어 접합부의 강도를 저감시킨다. 이 논문에서는 보에 소성힌지가 발생하기 이전에 파괴하는 접합부의 내력과 보에 소성힌지가 발생한 이후에 파괴하는 접합부의 연성능력을 접합부의 변형능력 및 스트럿의 강도저감을 이용하여 평가하였다. 제시한 평가법은 52개의 접합부 실험체를 이용하여 검증하였다.

보 플랜지 절취형(Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부는 국내외의 여러 실험프로그램에서 뛰어난 내진성능을 보여 주었다. 그러나 추가적으로 규명해야할 설계상의 몇몇 이슈들이 아직 남아있다. 그 중의 하나가 패널존의 보에 대한 적정강도이다. 다수의 실험결과가 존재함에도 불구하고 패널존과 보 사이의 적정강도비가 아직까지 명확하게 제시된 바가 없다. 본 연구에서는 독립적으로 수행된 국내외의 광범위한 실험 데이터베이스를 기초로 패널존 강도가 접합부의 내진거동에 미치는 영향을 포괄적으로 분석하였다. 이를 기초로 보의 좌굴을 감소시키는 동시에 충분한 접합부 소성회전능력을 보장할 수 있는 균형패널존의 강도범위를 제안하였다. 아울러 반복재하 실물대 실험결과를 만족스럽게 재현할 수 있는 유한요소모델을 구축한 후 다양한 수치해석을 통하여 실험자료에서 누락된 부분이나 실험적으로는 파악하기 어려운 거동을 고찰하였다. 이 과정에서 오늘날의 강력한 유한요소해석기법을 활용하여 많은 비용이 드는 철골접합부 실물대 내진실험을 보완하거나 적어도 부분적으로 대체할 수 있음을 확인하였다.

최근 강구조물의 장경간화 및 고층화로 인하여 고강도강재의 사용이 점차 증가하고 있다. 고강도강재(POSTEN60, POSTEN80)가 적용된 강구조물의 정확한 내진설계를 위해서는 반복하중 작용시 발생하는 대변형 및 비선형반복거동을 구현할 수 있는 해석기법이 필요하다. 본 연구에서는 고강도강재의 단조재하실험 및 반복하중실험을 기초하여 반복소성모델을 제안하였다. 제안된 소성모델과 유한변위이론을 적용한 3차원 탄소성 유한변위해석기법을 개발하였으며 이를 실험값과 비교하여 검증하였다. 검증된 3차원 탄소성 유한변위해석을 이용하여 고강도 원형강교각의 내진해석을 수행하였다. 또한, 고강도 원형강교각의 지름-두께비에 따른 내진성능을 명확히 하였다.

본 연구는 8개의 RBS(reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존 보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험제는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다. 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 제시하고 이를 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다

중력하중에 대하여서만 설계되고 내진에 대하여 설계되지 않은 6층 미만의 RC 골조를 대상으로 내진 저항력에 대한 추정식을 유도하였다. 추정식의 산정을 위하여 기둥 소성 힌지 붕괴기구와 보 소성 힌지 붕괴기구의 2가지 경우를 가정하여 이론식을 유도하였으며, 이를 4층 및 3층 건물의 push-over해석과 비교하였다. 연구 결과로, 중력 하중에 대하여서만 설계된 구조물의 내진 저항력은 bay수의 증가와 크게 관계가 없으며 저층일수록 증가하는 기존의 연구 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다. 설계시 기둥의 철근 강도와 철근비가 증가할수록 내진 저항력이 증가함을 알 수 있었다. 또한 스팬의 길이보다는 기둥 춤의 크기가 내진저항력에 더 많은 영향을 미침을 알 수 있었다.

고강도 콘크리트는 부재의 내력증가 뿐만아니라 내구성을 증대시키기 때문에 널리 사용되고 있다 그러나 고강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 구조성능에 관한 연구자료는 충분하지 않은 실정이며 현행규준 또는 일반강도 콘크리트의 실험에 근거하고 있다 따라서 본 연구에서는 일반강도 (f_c'=240kg/\textrm{cm}^2) 및 고강도(f_c'=700kg/\textrm{cm}^2) 콘크리트를 사용하여 실제의 중진지역 30층 실제구조물의 2/3크기를 축소한 보와 기둥 슬래브로 구성된 네 개의 부분구조체를 제작하여 유사정적실험을 통한 구조거동과 파괴형태를 조사하고 전단내력에 대한 현행규준과 비교 검토하였다.

현행 내진설계 기준과는 달리 내진설계기준연구(II) 에서는 6층 미만의 건물도 내진설계를 적용하도록 제안하고 있다 이 제안서가 향후 내진설계 기준의 근간이 된다면 저층 건물에 대하여서도 내진설계가 수행되어야 할 것으로 예상된다 지진의 세기로 구분할 때 국내의 약지진동 지역으로 구분되며 이와 같은 지역에서의 저층 건물의 초과강도 계수 \Omega는 매우 크다고 기조의 연구자들이 보고하고 있다 따라서 본 연구에서는 국내 4층 RC 모멘트 연성 골조의 경우에\Omega를 고찰하고자 스팬과 경간(bay)를 변화시키면서 모델을 설계하고 이를 2차원 push-over 해석하였다 수치해석 결과 경간의 수 또는 스팬 길이가 증가함에 따라\Omega의 값이 증가하는 추세를 보였다 이는 내진설계시 우발 비틀림 모멘트를 고려함으로 스팬 길이 또는 경간 수의 증가에 비하여 외부기중의 설계강도증가율이 크기 때문이다 또한 외부 기둥의 강도증가는 강기동-약보 모델에 근접한 붕괴기구를 형성하므로 \Omega의 증가에 영향을 미치는 것으로 고찰되었다

고력볼트로서 슬립이 발생치 않도록 설계된 철골모멘트골조의 보 이음부의 내진거동을 반복재하 실물대 실험을 통하여 평가하였다. 예상과는 달리 모메트 접합부가 극한 소성강도에 도달하기 훨씬 이전에 보 이음부의 슬립이 발생하였다 실험을 통하여 관측된 마찰계수는 규준 공칭값의 50-60%에 불과하였다. 그러나 보 플랜지의 열영향부가 파단에 이르기 까지 슬립 이후의 지압거동을 통하여 증가되는 반복하중을 성공적으로 모멘트접합부로 전달하였다. 즉 반복하중 하에서도 보 이음부의 슬립이 곧바로 구조적 일체성의 상실로 이어지지는 않음이 관측되었다 볼토구멍을 공제한 보 플랜지 유효단면적의 전강도에 기준한 전통적 보 이음부 설계법에 의할 경우 모멘트 접합부의 소성강도 발현 이전에 보 이음부의 슬립발생 가능성이 높다 본 연구에서는 역량설계 개념에 기초하여 강진 작용시의 보 이음부의 설계와 관련한 추가 고려사항을 제안하였다.

현행 내진설계 규준에서 사용하고 있는 반응수정계수는 설계지진하중과 유사한 지진발생시 구조물이 비선형 거동을 하도록 탄성응답에서 요구되는 밑면전단력 값을 낮추는 계수라 할 수 있다. 따라서 반응수정계수는 하중저감계수(force reduction factor)라고 할 수 있으며, 이러한 값들은 경험적으로 결정된 것이어서 예상지진에 대하여 구조설계자가 설계한 건물이 어느정도의 비선형 거동을 할지는 예측하기가 힘들다. 본 연구에서는 목표가 되는 연성비(target ductility ratio)에 따라 요구되는 밑면전단력의 값을 구하고 이를 규준에서 요구하는 값과 비교할 것이다. 만약 요구되는 값이 규준 값 보다 크다면 이는 구조물이 가지는 부가강도(overstrength)나 잉여력(redundancy)이 담당해야 한다. 모멘트연성골조 건물을 설계한 후 이를 push-over 해석에 의하여 부가강도를 찾아 보아 요구강도와 비교할 것이다.

The purpose of this study is to establish a reasonable analytical method for the estimation of overall behavior characteristic from cracking to yielding of rebar and crushing of concrete and seismic performance of reinforced concrete shear wall with high-strength reinforcing bar. A total of 8 specimens of reinforced concrete walls which have constant aspect ratio and a variety of variables such as reinforcement ratio, reinforcement yielding strength, reinforcement details, concrete design strength, section shape and whether lateral restraint hoop were selected and the analysis was performed by using a non-linear finite element analysis program (RCAHEST) applying the proposed constitutive equation by the authors. The mean and coefficient of variation for maximum load from the experiment and analysis results was predicted 1.04 and 8%. The mean and coefficient of variation for displacement corresponding maximum load from the experiment and analysis results was predicted 1.17 and 19% respectively. The analytical results were predicted relatively well the fracture mode and the overall behavior until fracture for all specimens. These results are expected to be used as basic data for application of high-strength reinforcing bar to design codes in the future.

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복 하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구 간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단 계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위 한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.