최근의 내진설계기준에서 사용되는 성능설계개념의 도입으로 특정부재에 대한 손상모드를 가정하여 구조물의 전반적인 내진응답을 적절히 제어할 수 있게 되었다. 성능설계개념을 적용한 구조물의 내진응답은, 특정 부재의 강도, 강성 및 변형 능력에 크게 좌우된다. 그러므로 특정부재의 보수/보강에 의한 국부적인 초과강도는 전체 구조계의 강성 불규칙을 유발할 수 있고, 그에 따른 전체 구조시스템의 안정성에 문제를 유발할 수 있기 때문에 보수/보강에 따른 국부적인 특성변화에 관한 효과와 함께, 전체구조물에 미치는 영향 또한 충분히 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 최근에 개발된 시간종속요소(이도형과 전정문,2006)를 사용하여 철근콘크리트교량의 보수/보강 전 및 후의 내진응답거동을 비교 분석하였다. 시작시간과 끝시간을 갖는 비탄성 시간종속요소는, 정적 및 동적시간이력해석의 경우, 원하는 시간간격 내에서 자유롭게 활성화 및 비활성화를 시킴으로써, 이전하중에 의해 저하된 강도 및 강성의 상태에 보수 및 보강에 의한 강도와 강성의 증가분이 더해짐으로써 부재의 하중수행능력을 보다 정확하게 산정할 수 있다. ...
최근의 내진설계기준에서 사용되는 성능설계개념의 도입으로 특정부재에 대한 손상모드를 가정하여 구조물의 전반적인 내진응답을 적절히 제어할 수 있게 되었다. 성능설계개념을 적용한 구조물의 내진응답은, 특정 부재의 강도, 강성 및 변형 능력에 크게 좌우된다. 그러므로 특정부재의 보수/보강에 의한 국부적인 초과강도는 전체 구조계의 강성 불규칙을 유발할 수 있고, 그에 따른 전체 구조시스템의 안정성에 문제를 유발할 수 있기 때문에 보수/보강에 따른 국부적인 특성변화에 관한 효과와 함께, 전체구조물에 미치는 영향 또한 충분히 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 최근에 개발된 시간종속요소(이도형과 전정문,2006)를 사용하여 철근콘크리트교량의 보수/보강 전 및 후의 내진응답거동을 비교 분석하였다. 시작시간과 끝시간을 갖는 비탄성 시간종속요소는, 정적 및 동적시간이력해석의 경우, 원하는 시간간격 내에서 자유롭게 활성화 및 비활성화를 시킴으로써, 이전하중에 의해 저하된 강도 및 강성의 상태에 보수 및 보강에 의한 강도와 강성의 증가분이 더해짐으로써 부재의 하중수행능력을 보다 정확하게 산정할 수 있다. CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) 재료의 응력-변형률 관계식을 단순화된 해석적 모델로 개발하여 CFRP로 보수된 교각의 해석결과를 실험결과와 비교, 검증하였다. 비교해석결과, 개발된 CFRP 재료모델과 시간종속요소를 이용한 보수 전 및 후의 해석결과는 실험결과와 비교적 만족할만한 상관관계를 나타내었다. 다만 에너지 소산능력에 있어서 해석결과가 실험결과보다 과대평가하는 것을 알 수 있었지만, 보수에 사용된 재료의 다양한 물성치가 주어질 경우에, 해석결과는 실험결과와 더욱 좋은 상관관계를 보여줄 것으로 판단된다. 뿐만 아니라, 강판피복과 CFRP를 이용하여 가상으로 보수한 철근콘크리트 교량에 연속지진하중을 작용시킨 동적시간이력해석을 수행하였다. 비교해석에 대한 검토결과, 특정부재에 대한 보수의 효과는, 특정부재에 대한 효과와 함께 구조물 전체의 응답거동에 영향을 끼칠 수 있다는 것을 확인하였다. 종합적으로, 본 연구에서 개발된 해석모델 및 기법의 이용은 보수/보강 후의 구조물, 특히 철근콘크리트교량 교각의 지진하중에 대한 수행능력 산정 및 성능개선에 매우 유용한 자료를 제공함으로써, 구조물의 전반적인 지진 안정성 검토에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.
최근의 내진설계기준에서 사용되는 성능설계개념의 도입으로 특정부재에 대한 손상모드를 가정하여 구조물의 전반적인 내진응답을 적절히 제어할 수 있게 되었다. 성능설계개념을 적용한 구조물의 내진응답은, 특정 부재의 강도, 강성 및 변형 능력에 크게 좌우된다. 그러므로 특정부재의 보수/보강에 의한 국부적인 초과강도는 전체 구조계의 강성 불규칙을 유발할 수 있고, 그에 따른 전체 구조시스템의 안정성에 문제를 유발할 수 있기 때문에 보수/보강에 따른 국부적인 특성변화에 관한 효과와 함께, 전체구조물에 미치는 영향 또한 충분히 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 최근에 개발된 시간종속요소(이도형과 전정문,2006)를 사용하여 철근콘크리트교량의 보수/보강 전 및 후의 내진응답거동을 비교 분석하였다. 시작시간과 끝시간을 갖는 비탄성 시간종속요소는, 정적 및 동적시간이력해석의 경우, 원하는 시간간격 내에서 자유롭게 활성화 및 비활성화를 시킴으로써, 이전하중에 의해 저하된 강도 및 강성의 상태에 보수 및 보강에 의한 강도와 강성의 증가분이 더해짐으로써 부재의 하중수행능력을 보다 정확하게 산정할 수 있다. CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) 재료의 응력-변형률 관계식을 단순화된 해석적 모델로 개발하여 CFRP로 보수된 교각의 해석결과를 실험결과와 비교, 검증하였다. 비교해석결과, 개발된 CFRP 재료모델과 시간종속요소를 이용한 보수 전 및 후의 해석결과는 실험결과와 비교적 만족할만한 상관관계를 나타내었다. 다만 에너지 소산능력에 있어서 해석결과가 실험결과보다 과대평가하는 것을 알 수 있었지만, 보수에 사용된 재료의 다양한 물성치가 주어질 경우에, 해석결과는 실험결과와 더욱 좋은 상관관계를 보여줄 것으로 판단된다. 뿐만 아니라, 강판피복과 CFRP를 이용하여 가상으로 보수한 철근콘크리트 교량에 연속지진하중을 작용시킨 동적시간이력해석을 수행하였다. 비교해석에 대한 검토결과, 특정부재에 대한 보수의 효과는, 특정부재에 대한 효과와 함께 구조물 전체의 응답거동에 영향을 끼칠 수 있다는 것을 확인하였다. 종합적으로, 본 연구에서 개발된 해석모델 및 기법의 이용은 보수/보강 후의 구조물, 특히 철근콘크리트교량 교각의 지진하중에 대한 수행능력 산정 및 성능개선에 매우 유용한 자료를 제공함으로써, 구조물의 전반적인 지진 안정성 검토에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.
Basic idea with regard to repair/retrofitting is related to over-strengthening. However, capacity design concept adopted in modern seismic design specifications enables a seismic response of a structure to be properly controlled in terms of an assumed failure mode for a particular member of the stru...
Basic idea with regard to repair/retrofitting is related to over-strengthening. However, capacity design concept adopted in modern seismic design specifications enables a seismic response of a structure to be properly controlled in terms of an assumed failure mode for a particular member of the structure. Subsequently, overall seismic response of the structure depends mainly on the strength, stiffness and displacement capacity of the particular member. However, local over-strengthening due to repair/retrofitting may yield a stiffness irregularity and thus may prejudice the stability assessment of a whole structure. This implies that the effects of repair/retrofitting on both members and a whole structure have to be taken into account. Accordingly, an analytical scheme directly reflecting such effects needs to be developed for the reliable evaluation of load-carrying capacities of members. In turn, the analytical scheme has to include the analysis performing with increased characteristics due to repair/retrofitting while degraded strength and stiffness of members or structures are kept as they are. In line of the above, comparative seismic response analysis of a reinforced concrete bridge being repaired has been carried out using the time-dependent element developed by the Lee and Jeon. This time-dependent element having both birth and death time can freely be activated(or deactivated) within the user-defined time intervals of interests during static and dynamic time-history analysis. This allows increased characteristics due to repair/retrofi tting to be directly reflected in the response of a structure and thus realistic physical behavior of the structure can be obtained. Comparative study has been carried out for reinforced concrete piers being repaired with CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer). For this purpose, simplified CFRP stress-strain model is developed. The comparative study shows that the analytical predictions incorporating the new developments give a reasonably good correlation with experimental results, although the analytical predictions slightly overestimate energy dissipation in comparison with the experimental results. However, much better agreement is expected when detailed properties of materials used for repairing be come available. Inelastic time-history analyses are also carried out for a reinforced concrete bridge structure being virtually repaired with steel jacketing and CFRP, subjected to multiple earthquakes. Response evaluation has been achieved in terms of hysteresis loops, strains and comparison between shear capacity and demand. The evaluation reveals that the effect of repair on a particular member may affect on the response of a whole structure. In all, the present development allows the increased characteristics due to repair and retrofitting to be realistically reflected on the response of members, particularly reinforced concrete bridge piers and thus is expected to give feasible information with regard to the seismic upgrading and overall earthquake response assessment.
Basic idea with regard to repair/retrofitting is related to over-strengthening. However, capacity design concept adopted in modern seismic design specifications enables a seismic response of a structure to be properly controlled in terms of an assumed failure mode for a particular member of the structure. Subsequently, overall seismic response of the structure depends mainly on the strength, stiffness and displacement capacity of the particular member. However, local over-strengthening due to repair/retrofitting may yield a stiffness irregularity and thus may prejudice the stability assessment of a whole structure. This implies that the effects of repair/retrofitting on both members and a whole structure have to be taken into account. Accordingly, an analytical scheme directly reflecting such effects needs to be developed for the reliable evaluation of load-carrying capacities of members. In turn, the analytical scheme has to include the analysis performing with increased characteristics due to repair/retrofitting while degraded strength and stiffness of members or structures are kept as they are. In line of the above, comparative seismic response analysis of a reinforced concrete bridge being repaired has been carried out using the time-dependent element developed by the Lee and Jeon. This time-dependent element having both birth and death time can freely be activated(or deactivated) within the user-defined time intervals of interests during static and dynamic time-history analysis. This allows increased characteristics due to repair/retrofi tting to be directly reflected in the response of a structure and thus realistic physical behavior of the structure can be obtained. Comparative study has been carried out for reinforced concrete piers being repaired with CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer). For this purpose, simplified CFRP stress-strain model is developed. The comparative study shows that the analytical predictions incorporating the new developments give a reasonably good correlation with experimental results, although the analytical predictions slightly overestimate energy dissipation in comparison with the experimental results. However, much better agreement is expected when detailed properties of materials used for repairing be come available. Inelastic time-history analyses are also carried out for a reinforced concrete bridge structure being virtually repaired with steel jacketing and CFRP, subjected to multiple earthquakes. Response evaluation has been achieved in terms of hysteresis loops, strains and comparison between shear capacity and demand. The evaluation reveals that the effect of repair on a particular member may affect on the response of a whole structure. In all, the present development allows the increased characteristics due to repair and retrofitting to be realistically reflected on the response of members, particularly reinforced concrete bridge piers and thus is expected to give feasible information with regard to the seismic upgrading and overall earthquake response assessment.
주제어
#비선형 동적시간이력해석 보수/보강 효과 시간종속요소 time-dependent element repair/retrofit inelastic resp onse dynamic time-history analysis static time-history analysis
학위논문 정보
저자
조규상
학위수여기관
배재대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
토목환경공학과 구조공학전공
지도교수
이도형
발행연도
2008
총페이지
vii, 80 p.
키워드
비선형 동적시간이력해석 보수/보강 효과 시간종속요소 time-dependent element repair/retrofit inelastic resp onse dynamic time-history analysis static time-history analysis
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