R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C077408-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 복합재료 구조물의 내진성능평가를 위한 비선형 상사법칙과 하이브리드 시뮬레이션을 적용한 축소모형실험기법 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-11 ~ 2016-07-10 | |||||
| 연구책임자 | 조재열 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
8명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 200,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 200,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 400,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 400,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 서울대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001537-01 | |||||
| ISBN | 979-11-955588-6-5(93530) | |||||
| 주요 내용 |
- 사회기반시설의 안전성을 평가하기 위해서는 반드시 전체 구조계 혹은 부재단위의 실험적인 연구를 수반하는 검증과정이 필요하며 제한된 실험환경 하에서 합리적이고 경제적인 실험연구를 수행하기 위해서는 축소모형실험의 적용이 필수적이다. - 하지만 철근콘크리트 구조물로 대표되는 복합재료구조물의 경우 각각의 재료가 갖고있는 재료적인 비선형성과 변형률 왜곡에 의한 영향으로 인하여 현재까지 실구조물의 거동을 정확히 예측할 수 있는 상사법칙이 개발되지 않고 있어 축소모형실험을 적용하는데 있어 상당한 한계가 있다. - 9.11 테러 및 동일본대지진 등의 경험을 통하여 전 세계적으로 사회기반시설의 안전성 평가에 대한 관심과 요구가 급증하고 있으며 이에 따라 최근 대두되고 있는 성능기반설계에서 실험연구를 통한 구조물의 거동 및 안전성 평가를 필수적으로 요구한다는 것을 감안하면 축소모형실험에 대한 향후 수요는 계속적으로 증가할 것이다. - 따라서 본 연구에서는 합리적인 축소모형실험기법을 정립하는 것을 궁극적인 목표로 설정하였으며 이를 통해 사회기반시설의 보다 효율적이고 경제적인 안전성 평가를 가능하게 하여 최종적으로 우리사회의 지속가능한 발전에 기여하고자 한다. [최종목표] - 철근콘크리트와 같은 복합재료구조물의 축소모형실험기법의 정립하기 위해 다음과 같은 두 가지 세부 목표를 설정하였다. 1. 재료의 비선형성 및 축소모형실험에의 적용 시 발생하는 재료의 변형률 왜곡 현상을 해석적으로 고려하여 실구조물의 거동을 정확히 예측할 수 있는 합리적인 상사법칙 개발 2. 개발된 상사법칙을 진동대 실험 및 하이브리드 시뮬레이션 실험에 적용하여 실질적인 축소모형실험 수행하는데 있어 필요한 실험 절차 정립 [연구내용 및 범위] - 본 연구의 시작과 더불어 철근콘크리트의 특성을 합리적으로 고려할 수 있는 새로운 상사법칙의 개발을 최우선적인 목표로 삼고 기존 축소모형실험에서 문제가 되었던 콘크리트의 비선형성 및 변형률 왜곡현상에서 기인하는 문제점을 해결함으로써 정확하고 합리적으로 원형구조물의 거동을 예측할 수 있는 이론적인 틀을 제시할 것이다. - 기본적인 상사법칙의 정립이 완료된 이후 유한요소해석 등의 이론적인 해석방법을 적용하여 본격적인 실험에 앞서 1차적으로 제안된 상사법칙의 타당성과 적용가능성을 평가할 것이다. - 해석적인 검증까지 완료 후에는 개발된 상사법칙을 적용하여 축소모형을 설계,제작하고 연구의 2차년도에 계획된 축소모형실험을 준비할 것이다. 진동대실험과 하이브리드시뮬레이션의 경우 실험 시 유압가력기의 제어를 위한 알고리즘과 각종 측정기기에 대한 세팅작업이 선행되어야 하기 때문에 소수의 실험체를 통한 예비실험을 수행함으로써 원활한 본 실험의 진행을 위한 모든 준비를 마칠 것이다. - 본 연구의 다음 단계에서는 앞서 제작된 축소모형 실험체를 이용한 본 실험을 수행하여 개발된 상사법칙을 적용하였을 때 실구조물의 거동을 정확히 예측하는지 여부를 실험적으로 확인함으로써 개발된 상사법칙에 대해 최종적인 타당성 검증을 완료할 것이다. 더불어 기존 연구들에서 제시된 상사법칙들을 적용한 예측결과와의 비교를 최대응답변위이력차 및 최대누적이력에너지차 등의 정량적인 척도를 사용하여 수행함으로써 개발된 상사법칙이 목표로 한 더욱 향상된 예측정확성을 보여주는지 여부를 점검할 것이다. - 진동대 실험기법 및 하이브리드시뮬레이션 실험 기법을 각각 적용하여 각 실험 별로 원형구조물과 축모소형 실험체를 제작하여 실험을 수행할 것이다. 이후 원형구조물 실험 결과와 기존 연구 및 본 연구에서 제안한 상사법칙을 적용하여 보정된 축소모형 실험 결과를 비교함으로써 본 연구에서 제안한 상사법칙이 기존 상사법칙 보다 원형구조물의 거동을 더욱 잘 예측하는지 여부를 검증할 것이다. - 실험의 종료 후 축소모형 실험체 제작 시의 상사비의 결정 및 재료 제작 방법, 진동대실험과 하이브리드시뮬레이션에서 사용되는 각 실험장비, 유압가력기, 측정기기 등의 구성 및 세팅방법, 실험 수행 도중 발생하였던 문제점 및 이에 대한 개선방안 면밀히 분석하고 매뉴얼을 제작함으로써 향후 연구에서 즉각적인 적용이 가능하도록 실험기법을 정립할 것이다. |
|||||
| 색인어 | 한글 | 상사법칙 | 하이브리드시뮬레이션 | 동적해석 | 진동대실험 | 철근콘크리트교각 |
| 영문 | Similitude Law | Hybrid Simulation | Dynamic Analysis | Shaking Table | Reinforced Concrete Pier | |
| 최종보고서 | 0.제출서류(최종보고서).pdf | |||||