| 1차년도 |
1년차 목표 : 제안된 내진보강시스템의 요소기술 개발
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- 노후 쇠퇴구조물 내진성능평가- 강재프레임 설치형 에너지소산 및 자가복귀장치 개발- 개발된 요소장치의 해석모델 개발- 보강시스템 개별 요소의 실험을 통한 성능검증- 머신러닝기반 내진성능 평가기법 개발
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 노후 민간건물 내진율 향상● 현재 국내 구조물의 내진설계 적용 비율은 매우 미흡한 상태이며 특히 건축물의 내진율이 매우 낮은 상태임. 하지만 내진율을 높이기 위한 정부의 투자는 주로 학교나 공공건물에 국한되어 있어, 민간건물의 내진율 향상은 요원한 상태임. ● 현행 건축물 내진보강 관련 기술의 수준은 단기간에 내진율을 크게 높이기에는 기술적 비용적 측면에서 매우 부족한 상태임. 본 연구를 통하여 개발 예정인 소형 저비용 내진보강장치를 적용하여 노후 민간건물에 대한 내진보강을 좀 더 용이하게 수행함으로써 전체 건물의 내진율을 개선함. ○ 내진보강기법의 다변화● 기존의 국내 내진보강기법은 비교적 상태가 양호한 공공건물이나 학교 위주로 개발되어 왔으며, 노후되어 재료강도가 저감된 민간건물의 내진보강에 적용하기에는 크기나 비용, 성능면에서 적절하지 않음. ● 본 연구를 통하여 노후 구조물의 내진보강을 위한 새로운 형태의 감쇠장치를 개발함으로써, 국내 내진보강기술의 저변을 확대할 수 있음.○ 수입 감쇠장치의 대체효과● 최근 몇 년간 고속철도 교량의 내진보강을 위한 점성댐퍼의 수입액이 연간 2천억 이상 되는 것으로 알려져 있으며, 건물의 내진보강 분야에서도 점탄성댐퍼 등 보강 효과가 우수한 수입 제품들이 많이 적용되고 있음.● 본 연구를 통하여 개발되는 고성능 감쇠장치는 기존 수입 보강장치들에 비하여 동일한 성능에 저비용 생산이 가능하므로 수입 대체효과가 기대됨. ○ 자연재해에 대한 대비● 본 연구에서 개발 예정인 내진보강기법은 구조물 외부에 설치되며, 건물의 용도에 관계 없이 설치가 용이하므로, 지진뿐 아니라 다양한 전재지변에 의한 건물의 붕괴를 방지하기 위한 목적으로 효과적으로 적용 가능함.● 기후 변화로 인하여 산사태나 홍수 등 자연재해에 대한 관심이 높아지고 있으며, 본 연구를 통하여 개발될 보강장치를 이용하여 자연재해가 우려되는 지역의 구조물 안전성을 향상할 수 있을 것으로 기대됨.
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| 사회 경제적 파급효과 |
기술적 측면- 고효율/저비용 내진보강기술 확보- 머신러닝 기반 내진보강 설계기법 확보- 새로운 자가복원형 감쇠장치 개발- 지반 영향을 고려한 보강 설게기법 개발경제 사회적 측면- 최적화를 통한 보강 물량 및 비용의 절감- 저비용/고효율화를 통한 경제성 확보- 기술의 표준화를 통한 보강기술 보급- 국내 건축물의 내진 안전성 향상인력양성적 측면-지반 지식을 가진 내진보강 전문가 양성- 비선형해석 및 구조실험 전문가 양성- 국제적 경쟁력을 가진 구조기술자 양성-2년간 박사 2명, 석사 4명 배출=> 국내 내진보강 엔지니어링 기술의 고도화
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| 활용방안 |
○ 노후 구조물의 저비용 고효율 내진보강● 기존의 내진보강기법들은 콘크리트가 일정 강도 이상인 구조물의 내진보강에 적합하며, 강도가 저감된 노후 구조물에 적용할 경우 접합부의 조기 파괴로 인하여 목표 내진성능을 확보하기 어렵고, 건축주나 기술자들에게 충분한 신뢰감을 주지 못하는 것이 현실임.● 본 연구를 통하여 개발될 내진보강장치는 강성증가, 감쇠력, 복원력 등 여러 보강 요소를 동시에 적용하여 노후 건물의 내진보강 효과를 극대화하고, 소요 비용을 최소화할 수 있음.● 또한 대상 구조물 및 지진의 동적 특성에 따라 각 보강요소의 상대적 크기를 효율적으로 결정함으로써, 발생하는 지진의 크기에 관계없이 다단계 성능목표를 모두 만족하는 것이 중요한 반도체공장 등 정밀가공시설이나 주요건물의 비용 및 설치위치 측면에서 내진보강 효과를 극대화함.● 개발된 보강기법은 골조실험 및 현장적용을 통하여 보강기법의 내진보강효과 및 시공성/경제성을 평가할 예정임.○ 내진보강장치의 최적화 ● 본 연구를 통하여 개발될 내진보강 시스템은 강성, 감쇠력, 복원력 등 다양한 보강요소가 유기적으로 결합되어 있으며, 최소의 비용으로 목표 성능수준을 확보하기 위해서는 각 보강 요소의 조합, 대상 구조물의 동적인 특성, 감쇠장치 설치가능 위치, 목표성능 등 다양한 설계변수를 고려한 합리적 설계가 필수적임.● 이러한 다양한 변수를 동시에 고려하여 보강장치의 최적의 조합을 도출하고, 최적 설치 위치 및 설치물량을 산정하기 위해서는 체계적인 접근방법이 필요하며, 본 연구에서는 유전자알고리즘을 적용하여 주어진 성능목표를 만족하면서도 개발된 제품의 제작 및 설치비용을 최소화할 수 있는 최적화기술을 개발할 예정임● 개발된 최적화기술은 내진보강설계 실무자가 쉽게 사용할 수 있도록 윈도우 환경에서 MIDAS GEN이나 SAP 2000, PERFORM 3D와 같은 범용 프로그램과 연동하여 구동 가능한 프로그램 개발.○ 개발된 내진보강장치의 Test-Bed 적용 ● 개발된 기술의 실용성 및 경제성을 검토하기 위하여 참여기업에서 담당하는 건설현장에 Test-Bed를 구축하고 개발된 내진보강기법을 적용함.● Test-Bed를 통하여 개발된 보강기법의 다양한 시공기법 및 접합부 상세에 대한 시공성/경제성을 파악하고, 결과를 바탕으로 시공매뉴얼을 작성함.● 노후 공동주택, 학교, 상업시설 내진보강 현장에 용도별 또는 적용 위치별로 최적 설계된 보강장치를 적용함으로써 개발된 보강시스템의 적용성을 파악하고, 접합부 상세 및 실무 적용을 위한 지첨을 마련함.
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