R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C077521-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 교량의 손상수준제어 내진설계기술 확립을 위한 공급변위연성도의 확률론적 분포특성 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-11 ~ 2016-07-10 | |||||
| 연구책임자 | 김익현 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
3명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
6명 | |||
| 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 |
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| 연구기관명 | 울산대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
- 최근 들어 지진에 따른 엄청난 피해가 전 세계적으로 많이 보고되고 있다. 비교적 지진에 대한 대비가 충실한 내진선진국에서의 최근의 지진피해 사례를 보면 시설물의 붕괴방지를 목표로 하는 내진설계 덕분에 지진 발생시 인명피해는 최소화되고 있으나, 시설물의 대규모 피해로 인한 엄청난 경제적 손실이 발생하여 이를 복구하는데 많은 노력과 비용이 발생하였고 또한 사회기능을 정상화하는데 많은 어려움을 겪었다. - 이에 앞으로의 내진성능 확보 기술은 시설물의 붕괴방지가 목표가 아니라 시설물의 손상을 제어할 수 있도록 내진설계의 패러다임의 변경이 필요하다는 것을 제시하고 있다. - 우리나라에서도 이를 인식하고 “지진재해대책법”에서는 국가가 감당할 수 있는 수준의 국가내진성능목표를 설정하고 이에 부합되도록 시설물의 허용피해의 목표를 설정하도록 하고 있다. 따라서, 향후의 내진설계는 붕괴방지를 목표로 하는 설계가 아니라 손상수준을 제어하는 내진설계로 전환되어야 한다. - 손상수준제어 내진설계를 위해서는 지진시 구조물의 응답(Demand)와 구조물이 지니고 있는 공급역량(Capacity)의 확률론적 분포특성을 정량화 하는 것이 핵심이다. 본 연구에서는 교량의 손상수준 제어 내진설계를 위하여 공급역량의 확률론적 분포특성을 정량화 한다. - 교각(기둥)과 같이 지진 시 연성거동을 목표로 하는 부재의 경우에는 공급변위연성도의 확률론적 분포특성을 정량화하는 것이 가장 중요하다. 교각(기둥)의 공급변위연성도는 기둥에 배근된 횡철근량에 의하여 증가되는 압축콘크리트의 극한변형률과 교각(기둥)에서 소성거동을 하는 소성영역의 길이에 의해 크게 좌우되며 이들은 재료의 특성과 부재의 제원 특성에 따라 달라지기때문에 확률론적 분포특성을 지니게 된다. - 본 연구에서는 해석과 실험(재료 및 부재실험)을 통해서 횡철근에 의해서 발현되는 교각의 공급변위연성도의 크기를 분석하여 확률론적 분포특성을 정량화 한다. 이는 손상수준제어 내진설계기술을 위한 핵심 사항으로 지진 시 구조물의 손상수준을 정량적으로 예측할 수 있으며 시설물 전체에 적용되면 국가차원의 지진피해를 예측할 수 있어서 국가내성능목표의 달성 여부를 평가할 수 있게 된다. [최종목표] - 본 연구의 최종 목표는 "교량의 손상수준제어 내진설계기술 확립을 위한 공급변위연성도의 확률론적 분포특성 개발" 이다. - 현행 붕괴방지수준의 내진설계에서 손상수준제어 내진설계로 전환하기 위해서는 설계지진에 대한 시설물의 지진응답 분포특성과 구조물이 보유하고 있는 공급변위연성도의 확률론적 분포특성이 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서 목표로 하고 있는 공급변위연성도의 확률론적 분포특성 개발은 차세대 손상수준제어 내진설계기술을 확립하기 위한 핵심요소기술이다. [연구내용 및 범위] - 공급변위연성도의 확률론적 분포특성을 개발하기 위해서는 아래와 같이 재료레벨과 부재레벨에서의 확률론적 분포특성을 정량화한다. ▶ 재료레벨의 확률론적 분포특성(1차년도) 횡구속량에 따른 횡구속 콘크리트의 극한변형률의 확률론적 분포특성 정량화로 많은 연구자에 의해 제시된 횡구속콘크리트의 응력-변형률 관계식을 분석하여 그 차이를 규명하고, 기존에 실시된 국내외 실험결과를 분석하여 확률론적 분포특성(평균 및 분산도)을 분석한다. 기존 실험결과를 통해서 확률론적 분포특성을 입수하는 것이 현실적으로 어려움이 많은 점을 고려하여 횡구속변화에 따른 극한변형율의 분포특성을 확인하기 위한 실험을 실시하여 분포특성을 정량화한다. 부재레벨의 공급변위연성도는 재료레벨에서의 극한변형률과 밀접한 연관이 있으며, 극한변형률은 횡구속 콘크리트의 재료특성(응력-변형률 관계)에 따른 상당한 변동특성(확률론적 분포특성)을 가지고 있기 때문에 본 연구의 1차년도 연구는 요소실험을 통해 극한변형률의 확률론적 분포특성을 정량화하는 것을 목표로 한다. ▶ 부재레벨의 확률론적 분포특성(2차년도) 부재 제원 변화에 따른 공급변위연성도의 확률론적 분포특성 정량화로 공급변위연성도의 확률론적 분포특성(평균 및 분산도)은 횡구속 콘크리트의 극한변형률의 분포특성만으로 결정되지 않는다. 즉, 횡구속 콘크리트의 극한변형률이 공급변위연성도의 크기를 결정하는 유일한 변수는 아니다. 따라서, 기존의 실험결과를 분석하여 부재 제원에 따른 공급변위연성도의 분포특성을 분석한다. 기존 실험결과를 입수하는 것이 현실적으로 어려움이 많은 점을 고려하여 부재 제원에 따른 공급변위연성도의 분포특성을 확인하기 위한 실험을 함께 실시하여 분포특성을 확인하고 그 결과를 횡구속 콘크리트의 극한변형률의 분포특성과 조합하여 조정을 통해서 최종적인 공급변위연성도의 분포특성을 정량화한다. 1차년도의 횡구속 콘크리트의 재료특성(응력-변형률 관계)에 따른 극한변형률의 변동특성(확률론적 분포특성)을 바탕으로 2차년도는 부재실험을 수행하여 손상수준제어 내진설계기술 확립을 위한 공급변위연성도의 확률론적 분포특성을 정량화한다. 부재레벨의 성능실험은 규모가 크기 때문에 다양한 실험체 제작이 불가능하다. 따라서 다수의 국내외 부재레벨 실험결과를 수집 및 조사하여 횡구속량에 따른 변위연성도를 분석한다. 또한, 다양한 재료모델(응력-변형률 관계식)에 대한 비선형 단면 해석을 수행하여 국내외 실험결과와 비교·분석을 수행한다. 국내외 부재 실험결과와 비선형 단면 해석을 통해 변위연성도 분포특성을 분석한다. 본 연구의 부재레벨 성능실험 결과와 기존의 국내외 성능실험 결과, 그리고 다양한 재료모델(응력-변형률 관계식) 해석 결과를 비교·분석하여 횡구속량에 따른 공급변위연성도의 확률론적 분포특성을 정량화한다. |
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| 색인어 | 한글 | 붕괴확률 | 내진설계 | 손상제어 | 내진성능 | 변위연성도 |
| 영문 | Probability of Collapse | Seismic Design | Damage Control | Seismic Performance | Displacement Ductility | |
| 최종보고서 | 최종보고서.pdf | |||||