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문제 정의
- 물론 단층 조적체와 인접 배면줄눈을 따로 모형화하여 다층 조적체의 해석 및 보강설계에 적용할 수도 있으나 구조물의 형태가 복잡하고 주기성을 포함하지 못하는 경우에는 곤란한 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 다층 조적식 라이닝에 초점을 맞추어 거동분석 및 보강설계에 필요한 모형을 개발하였다. 개발된 모형은 적벽돌 등의 원재료 및 횡줄눈, 종줄눈과 배면줄눈을 각각 고려하여 하나의 복합체로 가정하였으며 이를 통해 조적체의 비등방 물성을 도출하였다.
- 앞서 논의한 여러 접근 방법들은 조적식 구조물의 두께가 1층인 경우에 한하여 적용이 가능하며 공용중인 철도 터널 등과 같이 4∼6층 (course) 으로 구성된 조적식 라이닝에 대하여는 새로운 해석방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 앞서 논의한 Lee 등 (1998) 의 연구결과를 기초로 다층 조적식 라이닝의 해석 모형을 제안하였다. 한편 조적식 라이닝의 거동이 탄성영역을 초과하는 경우 탄소성 해석을 실시하여야 하며 이에는 Lee 등 (1996) 에 의한 microscopic 해석기법 및 Lourenco 등 (1998) 의 비등방 항복함수를 들 수 있다.
- 그러나 공용 기간이 증가함에 따라 조적식 터널의 유지보수가 필요하며 특히 현재 지진대비 구조물 보강의 일환으로 추진중인 철도구조물의 내진보강 방안은 조적식 터널 및 교각의 거동에 대한 실질적인 해석 및 설계기법을 요구하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이 점에 착안, 철도터널내 조적식 라이닝에 대한 현실적인 해석기법을 개발하여 보강설계에 손쉽게 적용할 수 있도록 하였다.
- 본 연구에서는 재래식 철도터널의 라이닝재로 적용된 바있는조적식구조물의해석기법에대하여기술하였다.이를위하여조적조내벽돌과줄눈재를각각별개의구성체로 가정하여 복합체 기본이론을 도입하였으며 특히 다층조적조의해석기법에대하여논의하였다.
- 본 장에서는 조적식 라이닝 터널과 같이 여러 층으로 구성된조적식구조물의모형화기법및탄소성해석기법에 대하여 논의하였다. 이를 위하여 앞에서 설명한 여러 해석기법중변형률에너지법을적용하여다층조적식라이닝의비등방물성을도출하였으며벽돌및모르터로구성된 복합체의 micro level 항복함수를 고려하여 탄소성 해석기법을제안하였다.
- 앞 절에서는 조적식 구조물의 구성방정식을 유도하였으며외부하중에의해조적식구조물내에소성변형률이발생하였을경우, 이를모형화하는방법에대하여고찰하였다. 본 절에서는 소성 변형률에 의한 균열 발생후 균열의 전파를 모형화하기 위한 방안에 대하여 고려하였으며 특히 Lee 등 (1996) 에서와는 다르게 인장 및 전단균열을 동시에모형화하여좀더현실적인접근법이될수있도록하였다.
- 앞 절에서는 조적식 구조물의 구성방정식을 유도하였으며외부하중에의해조적식구조물내에소성변형률이발생하였을경우, 이를모형화하는방법에대하여고찰하였다. 본 절에서는 소성 변형률에 의한 균열 발생후 균열의 전파를 모형화하기 위한 방안에 대하여 고려하였으며 특히 Lee 등 (1996) 에서와는 다르게 인장 및 전단균열을 동시에모형화하여좀더현실적인접근법이될수있도록하였다.
가설 설정
- 조적조는 좌우 및 상하 대칭인 형상을 갖고 4변 모두 단순지지되었으며 균일한 분포하중이 상단에서 작용하는 것으로 가정하였다. 벽돌과 줄눈의 탄성계수비는 3으로 가정하였으며 그 밖의 변수는 표 1의 값을 적용하였고 조적 조의크기는 5.5×2.6×0.1m로가정하였다.
- 식 (3)의 각종 물성에 대한 매개변수 해석결과는 그림 4에 나타내었다. 이를 위하여 표 1과 같은 대표적인 조적식구조물의물성을가정하였고줄눈의노후화로인한열화현상을 모형화하기 위하여 줄눈의 탄성계수를 매개변수로가정하였다.
- 조적식 구조물내 인장 균열은 각 구성체의 인장응력이 인장강도를 초과하는 경우에 발생한다고 가정하고 인장 균열의 전파는 콘크리트 재료에서 흔히 볼 수 있는 지수형 감소형태를 취하며 본 연구의 경우, 속도 불연속계로 표현할수있다. 즉
- 실제다층조적식구조물의거동을고찰하기위하여그림 2(b)와 같은 단순한 평판형 조적조를 고려하였다. 조적조는 좌우 및 상하 대칭인 형상을 갖고 4변 모두 단순지지되었으며 균일한 분포하중이 상단에서 작용하는 것으로 가정하였다. 벽돌과 줄눈의 탄성계수비는 3으로 가정하였으며 그 밖의 변수는 표 1의 값을 적용하였고 조적 조의크기는 5.
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