본 연구는 기존의 충전(infilling) 기법이 지닌 한계를 해결하기 위해, 철근콘크리트(R/C) 프레임에 프리캐스트 모듈러 보강 블록(Precast Modular Reinforced Blocks, PMRBs)을 충전하는 새로운 지진 보강(seismic retrofitting) 방법을 제안한다. PMRB로 충전된 R/C 프레임용 보강 시스템은 공장에서 제작된 모듈러 보강 블록의 장점을 극대화하여, 기존 프레임과 보강 사이의 시공성(constructability) 및 접합부 무결성(joint integrity)을 현저히 향상시키면서도 구조 중량을 실질적으로 증가시키지 않는다. 또한 이 접근은 횡하중 저항 능력을 향상시키기 위해 전형적인 프레임-충전(frame-infilling) 방법을 활용함으로써, 필요한 지진 보강량 산정 계산을 단순화한다. 따라서 이는 전단 파괴(shear failure)에 의해 지배되는 비내진 상세(non-seismic detailing)를 갖는 R/C 건축물에 이상적이며, 필요한 강도를 확보하는 데 도움이 된다. 전단 상세가 비내진으로 지배되는 기존 R/C 건축물을 기반으로, 전 규모 2층 프레임 시험체(full-scale two-story frame test specimen)를 사용하여 준동적(pseudo-dynamic) 시험을 수행하였다. 이를 통해 PMRB 프레임-충전 시스템의 복원력(restoring force) 특성, 강도 증가(strength-increasing) 효과, 보강 철근의 변형률(reinforcement strain) 및 지진 응답 거동(seismic response) 제어 능력을 검증하였다. 준동적 시험의 결과를 비교·추정하기 위해 비선형 동적 유한요소해석(nonlinear dynamic finite element analysis, FEA)을 수행하였다. 연구 결과, 비선형 동적 FEA와 준동적 시험 간 지진 응답의 하중 및 변위(seismic response load and displacement)에 대한 평균 편차비가 약 10%로 나타나 유사한 결과를 보였다. 설계기준지진(design basis earthquake) 강도 200 cm/s 2 에서 무보강(unreinforced) R/C 프레임은 전단 파괴를 경험한 반면, PMRB 보강 프레임은 최대고려지진(maximum considered earthquake) 강도 300 cm/s 2 및 대규모 지진(large-scale earthquake) 강도 400 cm/s 2 조건에서도 경미한 수준의 지진 손상만을 보였다. 따라서 새로 개발된 PMRB 프레임-충전 시스템은 지진 보강에 대해 큰 잠재력을 지닌다.

본 연구는 기존의 충전(infilling) 기법이 지닌 한계를 해결하기 위해, 철근콘크리트(R/C) 프레임에 프리캐스트 모듈러 보강 블록(Precast Modular Reinforced Blocks, PMRBs)을 충전하는 새로운 지진 보강(seismic retrofitting) 방법을 제안한다. PMRB로 충전된 R/C 프레임용 보강 시스템은 공장에서 제작된 모듈러 보강 블록의 장점을 극대화하여, 기존 프레임과 보강 사이의 시공성(constructability) 및 접합부 무결성(joint integrity)을 현저히 향상시키면서도 구조 중량을 실질적으로 증가시키지 않는다. 또한 이 접근은 횡하중 저항 능력을 향상시키기 위해 전형적인 프레임-충전(frame-infilling) 방법을 활용함으로써, 필요한 지진 보강량 산정 계산을 단순화한다. 따라서 이는 전단 파괴(shear failure)에 의해 지배되는 비내진 상세(non-seismic detailing)를 갖는 R/C 건축물에 이상적이며, 필요한 강도를 확보하는 데 도움이 된다. 전단 상세가 비내진으로 지배되는 기존 R/C 건축물을 기반으로, 전 규모 2층 프레임 시험체(full-scale two-story frame test specimen)를 사용하여 준동적(pseudo-dynamic) 시험을 수행하였다. 이를 통해 PMRB 프레임-충전 시스템의 복원력(restoring force) 특성, 강도 증가(strength-increasing) 효과, 보강 철근의 변형률(reinforcement strain) 및 지진 응답 거동(seismic response) 제어 능력을 검증하였다. 준동적 시험의 결과를 비교·추정하기 위해 비선형 동적 유한요소해석(nonlinear dynamic finite element analysis, FEA)을 수행하였다. 연구 결과, 비선형 동적 FEA와 준동적 시험 간 지진 응답의 하중 및 변위(seismic response load and displacement)에 대한 평균 편차비가 약 10%로 나타나 유사한 결과를 보였다. 설계기준지진(design basis earthquake) 강도 200 cm/s 2 에서 무보강(unreinforced) R/C 프레임은 전단 파괴를 경험한 반면, PMRB 보강 프레임은 최대고려지진(maximum considered earthquake) 강도 300 cm/s 2 및 대규모 지진(large-scale earthquake) 강도 400 cm/s 2 조건에서도 경미한 수준의 지진 손상만을 보였다. 따라서 새로 개발된 PMRB 프레임-충전 시스템은 지진 보강에 대해 큰 잠재력을 지닌다.