| 연구개발개요 |
[비전] 교량 구조물의 지진 재난과 노후화에 선제적 대응을 위한 기반기술 마련 기여[목표] 받침의 노후화 및 역학적 특성을 고려한 교량 지진위험도 평가기술 개발을 통한 노후 교량구조물의 고도화된 지진 안전기술 확보[연구 내용]○ ‘받침의 노후화 및 역학적 특성을 고려한 교량 지진위험도 평가’ 기술 개발 - 교량 받침의 이상 거동 시나리오 정립 - 교량 받침의 결함 및 노후도를 고려한 설계변수 캘리브레이션 기법 개발 - 받침의 노후화 및 역학적 특성을 고려한 교량 지진위험도/지진여유도 평가기법 개발 - 대표 교량 대상의 평가 예제[연구 개발 성과]○ 기술적 측면 - 교량 받침부 노후화 및 이상거동 평가 라이브러리 구축 - 받침의 품질 수준에 따른 교량의 내진성능수준 결정 기술 - 노후도와 받침의 역학적 특성이 반영된 지진취약도 정립 기술 - 노후도와 받침의 역학적 특성이 반영된 지진여유도 정립 기술 - 국내 받침 품질 특성을 반영한 교량시스템의 유한요소해석 모델링 기법○ 정책적 측면 - 도로교설계기준 개선을 위한 기반자료 제공 - 정밀안전진단 개선을 위한 기반자료 제공[기대효과]○ 국가주도 연구개발을 통한 기술/경제/사회적 기대효과 창출 - 받침 상태의 불확실성을 고려함으로써 설계 및 유지보수 단계에서의 교량 안전성 증대 - 교량 받침의 역학적 및 열화 특성을 반영해 받침의 합리적인 교체주기 결정 - 지진 시 교량의 기능 유지를 위한 중요 부재로서 교량받침에 대한 인식 전환 - 지진 시 실제 예상되는 위협을 최소화함으로써 도로시설물 이용에 따른 국민 만족도 향상
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| 최종목표 |
[최종 목표] 받침의 이상 거동을 고려한 지진위험도 평가를 통해 교량 구조물의 고도화된 지진 안전기술 확보[세부 목표] - (주관) 받침의 이상 거동 시나리오를 고려한 교량 지진위험도 평가법 1차년도: 교량 받침의 이상 거동 시나리오 정립 2차년도: 받침의 노후화 및 역학적 특성을 고려한 교량 지진위험도 평가 - (공동) 받침의 결함 및 노후도를 고려한 교량의 내진성능평가 1차년도: 교량 받침의 결함 및 노후도를 고려한 설계변수 캘리브레이션 기법 개발 2차년도: 설계기준 초과지진에 대한 결함 및 노후 받침 교량의 지진여유도 평가
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| 연구내용 및 범위 |
[1년차]○ 주관연구개발기관(한국건설기술연구원) : 교량 받침의 이상 거동 시나리오 정립 ① 받침 종류별 이상거동 요인 분석 및 정량적 지표 설정 - 국내외 받침 품질 특성을 고려한 교량 설계 기준 및 현황 조사 - 받침 종류별 이상거동 요인 분석 및 파손 사례 조사 - 고정단 받침의 거동 한계 조사 - 이동단 받침의 거동 한계 조사 - 주요 받침의 역학적 특성 실험적 특성 분석 ② 교량 연결부 이상 거동 시나리오 구축 ③ 받침 노후도와 역학적 특성을 고려한 교량 취약도 평가 기초체계○ 공동연구개발기관(홍익대학교 산학협력단): 교량 받침의 결함 및 노후도를 고려한 설계변수 캘리브레이션 기법 개발 ① 받침의 역학적 특성 및 노후도를 고려한 교량시스템의 디지털트윈 구성 - 받침의 설계변수의 특성을 반영한 교량시스템의 비선형 유한요소모델링 - 받침의 수직 및 수평강성 구성관계 모델링 - 마찰받침의 정지 및 동적 마찰계수 모델링 - 받침을 포함한 교량시스템 유한요소모델의 타당성 평가 - 모드해석 및 벤치마크 지진해석을 통한 교량시스템 응답의 타당성 평가 - Push-over 테스트를 통한 로컬 및 시스템 응답의 hysteresis 특성 분석 ② 교량 받침의 결함 패턴 및 노후도를 반영한 설계변수 캘리브레이션 - 받침 성능 데이터베이스를 이용한 교량 유한요소모델 업데이팅 - 시공 결함 패턴과 부식 효과를 고려한 마찰받침 설계변수의 캘리브레이션 - 받침의 결함 및 노후화에 따른 교량의 지진응답 변동 범위 분석[2년차]○ 주관연구개발기관(한국건설기술연구원) : 받침의 이상 거동을 고려한 교량 지진취약도 평가법 개발 ① 연결부를 고려한 교량의 지진 취약도 평가법 개발 ② 받침부 노후화 및 이상거동 지표의 타당성 평가 - 노후화 받침부 성능평가 - 이상거동 받침부 성능평가 ③ 받침부의 역학적 특성과 노후화를 복합 고려한 교량의 지진취약도 구축 - 재난 시나리오 예측 - 받침부의 품질관리 수준에 따른 지진 취약도 비교 - 받침부의 품질관리 수준에 따른 지진 피해 평가○ 공동연구개발기관(홍익대학교): 결함 및 노후 받침 교량의 지진여유도 평가기법 개발 ① 교량시스템의 한계상태응답 기반 지진여유도 평가기법 개발 - 지진여유도 평가를 위한 교량시스템의 손상단계 결정 - 받침의 손상단계 별 교량시스템의 지진응답 매트릭스 도출 - 결함 및 노후 받침 교량시스템의 극한한계상태 설정 - 받침 결함 및 노후도를 반영한 교량시스템의 지진여유도 평가 ② 설계기준 초과지진(Beyond-Design-Basis Earthquake; BDBE)에 대한 결함 및 노후 받침 교량의 지진여유도 평가 - 받침 설계변수 값의 변화에 따른 지진 강도와 지진여유도의 관계 도출 - 결함 또는 노후 받침 교량의 임계 지진여유도 평가 ③ 임계 지진여유도에 기반한 교량 받침부의 설계 및 시공 개선방안 도출 - 받침의 지진손상을 최소화하기 위한 받침 설계변수의 최대 변동 범위 제시 - 결함 또는 노후 받침을 고려한 교량의 지진여유도 평가기법 매뉴얼 작성
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