• 한국공간구조학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.29-36
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• 2024

The paper presents the experimental investigation of RC beams retrofitted with Textile Reinforced Mortar (TRM), featuring enhanced bond capacity. Anchoring systems, including an extension of retrofitting length and the use of chemical anchors, are newly employed to improve the structural performance of the RC beam retrofitted with TRM. For the experimental investigation, a total of seven shear-critical RC beams, with and without stirrups, were designed and constructed. The structural behaviors of specimens retrofitted with the proposed TRM methods were compared to those of non-retrofitted specimens or specimens strengthened with conventional TRM methods. Crack pattern, force-displacement relationship, and absorbed energy were evaluated for each specimen. The experimental results indicate a significant improvement in the shear capacity of the RC beam with the proposed retrofitting method. Therefore, it is concluded that the application of an extended retrofitting length and chemical anchors to the TRM retrofitting method can effectively enhance the bond capacity of TRM, thereby improving the shear performance of RC beams.

• Earthquakes and Structures
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• 제22권2호
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• pp.121-135
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• 2022

Many public buildings such as schools, hospitals, etc., where partial infill walls are present in reinforced concrete (RC) structures, have undergone undesirable damage/failure attributed to captive column effect during a moderate to severe earthquake shaking. Often, the situation gets worsened when these RC frames are non-ductile in nature, thus reducing the deformable capability of the frame. Also, in many parts of the Indian subcontinent, it is mandatory to use fly-ash bricks for construction so as to reduce the burden on the disposal of fly-ash produced at thermal power plants. In some scenario, when the non-ductile RC frame, partially infilled by fly-ash bricks, suffers major structural damage, the challenge remains on how to retrofit and restore it. Thus, in this study, two full-scale one-bay, one-story non-ductile RC frame models, namely, bare frame and RC partially infilled frame with fly-ash bricks in 50% of its opening area are considered. In the previous experiments, these models were subjected to slow-cyclic displacement-controlled loading to replicate damage due to a moderate earthquake. Now, in this study these damaged frames were retrofitted and an experimental investigation was performed on the retrofitted specimens to examine the effectiveness of the proposed retrofitting scheme. A hybrid retrofitting technique combining epoxy injection grouting with an innovative and easy-to-implement steel jacketing technique was proposed. This proposed retrofitting method has ensured proper confinement of damaged concrete. The retrofitted models were subjected to the same slow cyclic displacement-controlled loading which was used to damage the frames. The experimental study concluded that the hybrid retrofitting technique was quite effective in enhancing and regaining various seismic performance parameters such as, lateral strength and lateral stiffness of partially fly-ash brick infilled RC frame. Thus, the steel jacketing retrofitting scheme along with the epoxy injection grouting can be relied on for possible repair of the structural members which are damaged due to the captive column effect during the seismic shaking.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권3호
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• pp.279-293
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• 2019

The overall seismic performance of existing pre 1960-70s reinforced concrete (RC) structures is significantly affected by the inadequate length of columns' lap-spliced reinforcement. Due to this crucial structural deficiency, the cyclic response is dominated by premature bond - slip failure, strength and stiffness degradation, poor energy dissipation capacity and low ductility. Recent earthquakes worldwide highlighted the importance of improving the load transfer mechanism between lap-spliced bars, while it was clearly demonstrated that the failure of lap splices may result in a devastating effect on structural integrity. Extensive experimental and analytical research was carried out herein, to evaluate the effectiveness and reliability of strengthening techniques applied to RC columns with lap-spliced reinforcement and also accurately predict the columns' response during an earthquake. Ten large scale cantilever column subassemblages, representative of columns found in existing pre 1970s RC structures, were constructed and strengthened by steel or RC jacketing. The enhanced specimens were imposed to earthquake-type loading and their lateral response was evaluated with respect to the hysteresis of two original and two control subassemblages. The main variables examined were the lap splice length, the steel jacket width and the amount of additional confinement offered by the jackets. Moreover, an analytical formulation proposed by Tsonos (2007a, 2019) was modified appropriately and applied to the lap splice region, to calculate shear stress developed in the concrete and predict if yielding of reinforcement is achieved. The accuracy of the analytical method was checked against experimental results from both the literature and the experimental work included herein.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제71권3호
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• pp.233-244
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• 2019

Steel jacketing technique is a retrofitting method often employed for static and seismic strengthening of existing reinforced concrete columns. When no continuity is given to angle chords as they cross the floor, the jacket is considered "indirectly loaded", which means that the load acting on the column is transferred partially to the external jacket through interface shear stresses. The evaluation of load transfer mechanism between core and jacket is not straightforward to be modeled, due to the absence of knowledge of a proper constitutive law of the concrete-to-steel interface and to the difficulties in taking into account the mechanical nonlinearities of materials. This paper presents an incremental analytical/numerical approach for evaluating the compressive response of RC columns strengthened with indirectly loaded jackets. The approach allows calculating shear stresses at the interface between core and jacket and predicting the axial capacity of retrofitted columns. A proper constitutive law is proposed for modelling the interaction between the steel and the concrete. Based on plasticity rules and the non-linear behaviour of materials, the column is divided into portions. After a detailed parametric analysis, comparisons are finally made by theoretical predictions and experimental results available in the literature, showing a good agreement.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.455-462
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• 2013

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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.56-66
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• 2015

이 연구의 목표는 학교 건물과 같은 저층 보-기둥 철근콘크리트 구조 건물에서 프리캐스트 벽패널을 사용한 새로운 내진보강 방법을 개발하는 것이다. 1개의 무 보강 보-기둥 실험체와 U형 PC 벽패널로 보강한 2개의 보강 보-기둥 실험체에 대한 정적 이력 하중실험을 진행하였다. 앵커접합 PR1-UA 실험체와 철판접합 PR1-UP 실험체는 무 보강 실험체보다 평균 2.8배(평균 591.8 kN)의 강도 증가를 보여 주었다. 최대 변위비도 1.4%에서 2.7%사이 값을 보여주었다. RC 골조 우측 상단에서 좌측방향으로 가력 할 때 우측에 있는 RC 기둥과 보강 PC 패널의 수직 요소는 완전 합성상태로 가정하였고, 좌측에 있는 RC 기둥과 PC 패널은 완전 비 합성 거동하는 것으로 가정하여 해석한 결과 전체적인 휨 거동은 실험 결과와 대체적으로 부합하는 것으로 판단되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.157-160
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• 2008

국내에는 내진설계가 적용되어지지 않고 설계 시공된 교량과 교각이 상당수 존재하며 지진 발생 시 취약한 소성흰지구간에서 충분한 횡구속 없이 주철근 겹침 이음을 가지고 있는 교각들이 다수 존재하고 있는 실정이다. 내진 성능향상을 위한 국내 많은 보강방법들이 연구되고 있는 추세이며 보다 효과적인 콘크리트 보강기법을 개발하기 위하여 횡방향 구속응력을 도입한 자켓팅 보강공법을 제시하였다. 자켓팅-콘크리트 공시편 압축 실험에서 강도 및 연성도에 영향을 주는 주요 요인 콘크리트은 압축강도, 보강량 및 보강재의 강도 등이다. 본 연구에서는 실시된 실험결과를 바탕으로 콘크리트 비선형 재료를 사용한 해석적 연구를 추가로 실시하여 실험에서 나타난 결과 값과 비교하고 실험 변수와 보강효과에 영향을 미치는 추가적인 변수를 추정하였다. 또한 선행 연구에서 제시된 횡방향구속응력을 사용한 자켓팅 보강공법의 적용성을 높이기 위한 방법들은 어떤 것들이 있는지에 대하여 서술 하였다.

• International Journal of Railway
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• 제1권2호
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• pp.72-81
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• 2008

This paper introduces a new steel jacketing method for reinforced concrete columns with lap splice and evaluates its performance by a series of axial tests of concrete cylinders. At first, 45 concrete cylinders were fabricated with varying the design compressive strengths of 21, 27 and 35 MPa and, then, the part of them was jacketed with two-split-steel jackets under lateral confining pressure. The parameters in the first test were the steel jacket's thickness and the existence of adhesive between steel and concrete surface. In the second test, whole steel jackets were used to wrap cylinders with lateral pressure. Also, a double-layer jacket consisted of two steel plates was introduced; a cylinder was jacketed by two steel plates one after another. The effect of the new method was verified through comparing the results of the compressive tests for plain and jacketed cylinders. The steel jacket built following the new method showed good results of increasing the compressive strength and ductility of the jacketed cylinders with respect to the plain cylinders. The thicker steel jackets showed the more increased compressive strength, and the ductility at failure depended on the welding quality on steel jackets. The adhesive between steel and concrete surface reduced the confining effect of the steel jackets. The whole jacket showed more ductile behavior than the two-split jackets. The double-layered jackets were estimated to possess an equal performance to that of a single steel jacket having the same thickness of the double-layered jacket. Finally, the experimental results were compared with the constitutive model of steel-jacketed concrete; which showed a good agreement between the experimental results and the models.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.347-355
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• 2021

다층 구조물의 경우 1층이 연약한 경우 지진 시 1층에 변형이 집중되어 기둥 부재에 심각한 손상이 발생하거나 파괴되어 구조물이 붕괴하는 사례가 발생하게 된다. 국내의 경우 포항지진 당시 필로티 구조물의 손상사례를 예로 들 수 있다. 2016년 국립재난 안전연구원의 "국내 비내진 건축물의 내진보강공법 조사 및 소요비용 분석 연구"에 따르면 민간 철근콘크리트조 건축물 중 주택의 내진화 비율은 38.3 %고, 그 중 2층 구조물 7.1 %에서 6층 96.3 % 그 외 99.4 %로 2~5층 구조물의 경우 내진비율이 50 %이하로 저조한 것으로 보고하였다. 이에 정부는 지원사업을 통해서 내진화율을 개선코자 하고있으나, 종래의 보강법은 여전히 시공비용이 고가이고 긴급시공이 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 2014년 국토교통부의 연구사업을 통해서 개발된 저렴하고 긴급시공이 가능한 벨크로를 사용한 내진보강법의 성능을 개선하고자 벨크로와 콘크리트 기둥 사이에 고발포의 경질 우레탄 내부 충진을 통해서 벨크로의 초기긴장력을 도입하고, 이를 통해서 콘크리트 구속효과에 따른 벨크로의 연성보강성능 개선을 목표로 이를 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 시험체의 최대 연성도를 통한 평가에서 벨크로 내진 보강재의 최대 연성도 증진 효과를 재확인할 수 있었다. 에너지 소산 능력을 통한 평가에서는 VELCRO1 대비 VELCRO2 눈에 띄는 개선을 보인 반면, VELCRO1와 VELCRO2 시험체의 최대 연성도는 큰 차이를 보이지 않았다. 결과적으로 충진재가 사용된 VELCRO2 시험체에서 에너지 소산 능력은 크게 증진되었으나, 최대 연성도 평가에서 최대변위(∆_max)의 증가가 크지 않은 것을 확인하였다. 따라서 내부 충진재 재료의 개선과 균일한 충진재 시공을 개선의 필요성이 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.205-216
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• 2024

최근 원자력 지진 PSA(Probabilistic Safety Assessment)를 토대로 산업시설물의 지진 PSA를 수행하는 연구가 진행되었다. 해당 연구는 원자력 발전소와 산업시설물의 차이를 파악하고, 최종적으로 운영정지를 목표로 하는 고장수목(Fault Tree)를 구축한 후 시각적 확률도구인 베이지안 네트워크(Bayesian Network, BN)으로 변환하였다. 본 연구는 선행연구를 기반으로 지진으로 유발된 구조손상으로 인해 발생 가능한 화재･폭발에 대해 PSA를 수행하고자 하였다. 이를 위해 화재･폭발을 사건수목(Event Tree)으로 표현하고, BN으로 변환하였다. 변환된 BN은 화재･폭발 모듈로서 선행연구에서 제시된 고장수목 기반 BN과 연계되어 최종적으로 지진 유발 화재･폭발 PSA를 수행할 수 있는 BN 기반 방법론이 개발되었다. 개발된 BN을 검증하기위해 수치예제로서 가상의 가스플랜트 Plot Plan을 생성하였고, 가스플랜트의 설비 종류가 구체적으로 반영된 대규모 BN을 구축하였다. 해당 BN을 이용하여 지진 규모에 따른 전체시스템의 운영정지 확률 및 하위시스템들의 고장확률 산정과 더불어 역으로 전체시스템이 운영 정지되었을 때 하위시스템들의 영향도 분석과 화재･폭발 가능성을 산정하여 다양한 의사결정을 수행할 수 있음을 제시함으로써 그 우수성을 확인하였다.