• Earthquakes and Structures
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• 제9권5호
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• pp.1069-1089
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• 2015

This paper investigates the limits and efficacies of the Fiber Reinforced Polymer (FRP) material for strengthening mid-rise RC buildings against seismic actions. Turkey, the region of the highest seismic risk in Europe, is chosen as the case-study country, the building stock of which consists in its vast majority of mid-rise RC residential and/or commercial buildings. Strengthening with traditional methods is usually applied in most projects, as ordinary construction materials and no specialized workmanship are required. However, in cases of tight time constraints, architectural limitations, durability issues or higher demand for ductile performance, FRP material is often opted for since the most recent Turkish Earthquake Code allows engineers to employ this advanced-technology product to overcome issues of inadequate ductility or shear capacity of existing RC buildings. The paper compares strengthening of a characteristically typical mid-rise Turkish RC building by two methods, i.e., traditional column jacketing and FRP strengthening, evaluating their effectiveness with respect to the requirements of the Turkish Earthquake Code. The effect of FRP confinement is explicitly taken into account in the numerical model, unlike the common procedure followed according to which the demand on un-strengthened members is established and then mere section analyses are employed to meet the additional demands.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권5호
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• pp.75-83
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• 2003

본 연구의 궁극적인 목표는 콘크리트 교량의 교각을 Steel Jacket으로 보강한 효과를 정량적으로 산정함으로써, 지진 발생시 도로/교통 시스템의 역할을 평가할 수 있는 자료를 제공하는 데에 있다. Steel Jacket으로 보강 시, 교각의 연성능력이 어느 정도 증가되는지, 또 그로 인해 교량의 취약 상태가 어느 정도 개선되는지를 취약도 곡선을 통하여 나타내었다. 본 연구에서 해석적으로 구한 취약도 곡선이, 과거 지진 발생시 수집된 손상 자료를 이용하여 작성된 보강이 안된 교량의 취약도 곡선을 보정하는데 사용하였다. 그 보정은 Steel Jacket 보강 전과 후의 취약도 곡선상의 중간 값들을 비교해 그 증가분 만큼을 반영하는 방식으로 수행되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.79-90
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• 2023

Existing reinforced concrete (RC) frame buildings have seismic vulnerabilities because of seismically deficient details. In particular, since cumulative damage caused by successive earthquakes causes serious damage, repair/retrofit rehabilitation studies for successive earthquakes are needed. This study investigates the repair effect of fiber-reinforced polymer jacketing system for the seismically-vulnerable building structures under successive earthquakes. The repair modeling method developed and validated from the previous study was implemented to the building models. Additionally, the main parameters of the FRP jacketing system were selected as the number of FRP layers associated with the confinement effects and the installation location. To define the repair effects of the FRP jacketing system with the main parameters, this study conducted nonlinear time-history analyses for the building structural models with the various repairing scenarios. Based on this investigation, the repair effects of the damaged building structures were significantly affected by the damage levels induced from the mainshocks regardless of the retrofit scenarios.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.753-760
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• 2012

이 연구에서는 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 보-기둥 접합부 영역의 스터럽 및 띠철근 유무에 따라 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 내진성능을 평가하였다. 총 6개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 이 연구의 실험 결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 위험단면 영역을 고인성섬유 복합모르타르로 보강한 결과 재하 전 과정을 통하여 섬유의 가교역할로 인한 균열 분산효과로 인하여 균열 제어 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력을 나타내었다. 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 보강한 실험체($IJNSP_{1.0}$, $IJNSP_{1.5}$, $IJNSP_{2.0}$)는 스터럽과 띠철근이 제거되었음에도 안정적인 이력거동을 나타내었고, 최대내력이 표준실험체의 96~102.8%, 에너지소산능력은 최대 0.99~1.11배로 표준실험체와 거의 비슷한 에너지소산능력을 나타내었다.

• 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.

• 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.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권4호
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• pp.447-456
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• 2022

Recent experimental studies showed that deep steel I-shaped profiles classified as high ductility class sections in seismic design international codes exhibit low deformation capacity when subjected to cyclic loading. This paper presents an innovative retrofit solution to increase the rotation capacity of beams using bonded carbon fiber reinforced polymers (CFRP) patches validated with advanced finite element analysis. This investigation focuses on the flexural cyclic behaviour of I-shaped hot rolled steel deep section used as beams in moment-resisting frames (MRF) retrofitted with CFRP patches on the web. The main goal of this CFRP reinforcement is to increase the rotation capacity of the member without increasing the overstrength in order to avoid compromising the strong column-weak beam condition in MRF. A finite element model that simulates the cyclic plasticity behavior of the steel and the damage in the adhesive layer is developed. The damage is modelled using the cohesive zone modelling (CZM) technique that is able to capture the crack initiation and propagation. Details on the modelling techniques including the mesh sensitivity near the fracture zone are presented. The effectiveness of the retrofit solution depends strongly on the selection of the appropriate adhesive. Different adhesive types are investigated where the CZM parameters are calibrated from high fidelity fracture mechanics tests that are thoroughly validated in the literature. This includes a rigid adhesive commonly found in the construction industry and two tough adhesives used in the automotive industry. The results revealed that the CFRP patch can increase the rotation capacity of a steel member considerably when using tough adhesives.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.85-92
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• 2010

최근 국내에서도 지진의 발생 가능성이 증가하는 추세이며 교량 및 터널 등의 시설물에 대한 지진과 같은 예상하지 못한 작용하중에 대한 안전성을 강화하고 있다. 특히, 1988년 이전 건설된 도시철도 시설물의 대부분은 내진설계가 반영되지 않아 지진하중에 대해 취약할 수 있으므로, 내진안전성에 대한 검토와 보강이 요구되고 있다. 이 연구에서는 도시철도 개착식 터널의 내진성능 향상을 도모하고자, 구조적 취약부분인 내측 기둥에 내진보강을 위한 새로운 FRP-연성재 적층복합체를 제안하였다. 적층조건에 따른 FRP-연성재 적층복합체에 대한 실험을 통해 재료물성치를 산출하여, 이를 근간으로 수치모델을 작성하였다. 수치해석을 통해 제안된 보강재로 보강된 RC기둥의 내진성능이 증대됨을 알 수 있었다. 또한 섬유보강재의 적층조건 (연성재의 종류, FRP 적층수, 섬유배향각)에 따라 성능 향상의 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.327-335
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• 2009

지진이 빈번하게 발생하는 지역에서는 비내진상세구조물은 지진 발생시 연약층을 형성하고 취성적 붕괴를 일으키게 된다. 그러나, 기존 구조물을 해체하고 내진상세 구조물을 신축하는 방법은 건설폐기물, 환경오염 및 민원 등 여러가지 문제들을 가지는 등 비경제적 방법이라 할 수 있다. 따라서 기존 구조물이 내진성능을 만족하도록 내진보강에 관한 많은 연구가 이루어졌으며, 이러한 내진보강방법에는 끼움벽, 철골브레이스, 연속벽, 부벽, 날개벽, 기둥/보의 자켓팅 등이 있다. 이 중 끼움벽 골조는 큰 변형과 접합부에서의 회전이 발생하는 골조와, 비교적 작은 변형에서도 전단파괴를 야기하는 끼움전단벽 등 복합적인 거동특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 시스템의 거동특성은 개개의 골조나 벽에서 나타나는 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽의 내진성능을 평가하고자 하였으며, 손상에너지의 효과적 흡수를 위해 변형경화형 시멘트 복합체 (SHCC)를 사용하였다. 실험은 1/3 축소모형의 끼움벽을 반복가력하는 것으로 계획하였다. 실험 결과, SHCC 끼움벽에서는 섬유의 가교작용을 통해 시멘트 복합체 내 응력을 재분배함으로써 미세균열이 발생하였으며, 강도 및 에너지소산능력이 우수한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.419-428
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• 2013

이 연구에서는 고강도 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 보-기둥 접합부 영역의 스터럽 및 띠철근 유무에 따라 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 내진성능을 평가하였다. 총 5개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 이 연구의 시험 결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 고강도 철근콘크리트 내부 보-기둥 접합부의 위험단면 영역을 고인성섬유 복합모르타르로 보강한 결과 재하 전 과정을 통하여 섬유의 가교역할로 인한 균열 분산효과로 인하여 균열 제어 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력을 나타내었다. 고강도 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 시공성 및 내진성능을 개선하기 위하여 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 보강한 실험체(BCJNSP 시리즈)는 스터럽과 띠철근이 제거 되었음에도 안정적인 이력거동을 나타내었고, 최대내력이 전단보강근이 없는 실험체 BCJNS의 1.09~2.03배로 증가하였다. 그리고 고인성섬유 복합모르타르를 사용하여 보강한 실험체(BCJNSP 시리즈)는 표준실험체 BCJC의 최대내력이 0.92~0.96배로 거의 비슷하였고, 에너지소산능력은 최대 1.62배로 크게 증가하였다.