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과제기본정보

구조물-지반 상호작용을 고려한 구조물 비선형 내진 성능평가도구 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 10CCTI-C054936-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 안전 유지관리 기술 | 구조물 보수 보강기술 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 None | None | None 과제유형 기초
과제명 구조물-지반 상호작용을 고려한 구조물 비선형 내진 성능평가도구 개발
주관연구기관 (주)다산컨설턴트
총괄연구 책임자 성명 김기홍
소속 주식회사 콘크리닉이앤씨 직위 전무이사
기관 대표번호 02-6951-2808 FAX 02-6455-2807
총 연구기간 2010-06-30 ~ 2013-06-29
당해연도 연구기간 2010-06-30 ~ 2011-06-29

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 54,000,000 3,000,000 15,000,000 18,000,000 72,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 최근들어 빈발하고 있는 대형 지진으로 말미암아 지진 및 지진에 대비하는 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 국내의 설계여건도 코드형식의 설계법에서 성능 중심의 설계 패러다임으로 전환되고 있는 시점이지만 아직도 구조물의 성능을 평가하기 위한 제반의 기술 및 적용방법에 대한 연구 개발은 미진한 편이다. 본 연구에서는 기존 구조물 및 내진성능보강된 구조물의 성능을 정량적으로 평가할 수 있는 평가도구를 개발하고 이를 기반으로 한 내진설계 및 내진보강설계에 대한 원천 기술을 확보하고자한다.
최종 목표의 달성을 위하여 본 연구과제는 아래와 같은 세가지의 세부 연구 목표로 구성하였다.
최종목표 A. 구조물-지반 영향을 고려한 구조물의 비선형 동적 해석 프로그램 개발
본 연구의 최종성과물은 구조물-지반의 상호작용을 고려한 비선형 동적해석 평가도구 개발로 이미 공용중인 구조물에 대한 성능평가 및 해당 구조물의 내진성능보강 후의 성능에 대한 평가도 가능하도록 개발된 보강시스템의 성능을 평가할 수 있는 도구이다. 내진성능보강 전.후의 구조물에 대한 성능평가 및 다양한 내진성능보강공법의 구현이 가능하도록 개발되어야 한다.

B. 모드에너지 역량스펙트럼법을 사용한 구조물의 내진성능평가
본 연구에서는 비선형 거동을 보이는 복잡한 구조물의 내진성능평가에 적용할 수 있도록 모드에너지에 기반한 역량스펙트럼과 요구스펙트럼을 적용함으로써 기존 방법보다 정확하고 적용성이 넓은 지반과의 상호작용을 고려한 구조물 내진성능평가기법을 개발하고자 한다.

C. 구조부재에 대한 내진성능보강공법의 효율성 평가
본 연구에서는 기존 구조물의 내진성능보강에 사용되고 있는 다수의 내진성능보강공법에 대한 실험적 분석을 통하여 실제 내진성능보강 효율을 파악하여 기존에 적용하고 있는 내진성능보강설계의 효용성을 검토하고자 한다.
연구내용 및 범위 이 연구에서는 기존의 PBEE법과 PBPD법을 단점을 보완할 수 있는 모드에너지기반 역량스펙트럼법을 제안하고 검증한다. PBPD법에서 사용한 등가단자유도계의 에너지를 복잡한 구조물에 적용할 수 있도록 모드에너지를 사용한다. 에너지개념을 도입한 기존의 PBPD법에 근거하여 구조물의 내진성능평가를 할 경우에 적용되는 절차를 정리하면 다음 그림 4~6과 같다. 이 PBPD법은 에너지역량스펙트럼을 산정하기 위해 Pushover곡선에서 구한 등가단자유도계의 에너지를 사용하였으나, 모드에너지를 사용함으로써 복잡한 비선형 구조물에 대해 정확한 해를 구할 수 있도록 개선할 필요가 있다. 또한, 에너지 요구스펙트럼을 구하기 위해, 에너지계수와 연성감소계수를 사용하였으나, 개선된 1단계에서 적합한 계수를 산정할 필요가 있다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 부재의 내진성능보강 설계도구 개발
파이버 단면 부재 모델 개발
파이버에 대응하는 구성모델개발
비선형 동적해석기법의 적용
기존 역량스펙트럼 연구의 검증과 새로운 역량스펙트럼법의 제안
기존 단면보수보강 공법 취합
보수공법별 실험체 제작 계획 수립 		부재별 내진성능보강 설계절차 수립
내진성능보강 설계도구 개발
적은 요소로 정밀한 해를 도출하는 유연도법에 근거한 모델 개발
콘크리트/철근/보강 재료 구성 모델개발
기존연구 검증 1: 일반 역량스펙트럼법
기존연구 검증 2: 제안된 방법의 검증을 위한 시간영역해석법
기존연구 검증 3: 최근 제안된 PBEE법
신규연구 제안 및 수치검증: 모드에너지기반 역량스펙트럼법
기존 단면보수보강 공법 취합
시뮬레이션을 통한 실험계획 수립
연구성과 기술적 기대성과 1) 내진설계 및 성능평가기술에 관한 선도적 연구기반 구축
2) 정밀 내진해석 및 성능평가가 필요한 중요 구조물의 내진설계 경쟁력 확보
사회 경제적 파급효과 1) 기술가치의 시너지효과
2) 고부가가치 산업의 기반확보
3) 산학 협력 정착 및 첨단산업의 견인
4) 국제선도 분야의 확보
활용방안 이 연구에서 개발될 내진성능평가 툴을 사용하여 복잡한 형상의 대형 사회기반시설물에 대한 내진설계 및 내진성능평가를 수행할 수 있으며 또한 이 연구에서 개발된 요소기술은 기존 컴퓨터 수치해석 S/W의 모듈로 사용되어 구조물의 특화된 해석도구로써 사용될 수 있다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 구조물-지반상호작용 비선형 동적해석 모드에너지 역량스펙트럼법 내진성능 보강공법 효율 내진성능평가도구
영문 soil structure interaction Nonlinear dynamic analysis modal energy capacity spectrum method Strengthening efficiency Performance estimation tools
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 구조물-지반 상호작용을 고려한 구조물 비선형 내진성능평가 도구개발_20130626.pdf   다운로드

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