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문제 정의
- 강한 지반운동에 의한 댐체와 기초암반 경계 부근의 파손은 댐 전체의 거동 및 안전에 크게 영향을 미치며 정밀한 손상해석을 위해서는 댐체와 지반, 두 영역의 상호작용과 아울러 경계부 관통 균열손상에 대한 합리적인 해석모형의 정립이 필요하다. 동하중 및 반복하중 상태의 콘크리트 거동 해석에 관한 최근의 연구 성과로부터 콘크리트와 같은 취성재료의 동적 균열 손상해석이 가능하여졌으며 이러한 해석 기술의 진보는 콘크리트 구조체와 기초암반부의 정밀한 비선형 지진해석을 수행할 수 있는 기반을 제공한다.
- 본 논문에서는 콘크리트 중력댐의 내진해석 및 성능평가를 보다 정확하고 사실적으로 수행하기 위하여 주요 파괴양상이라고 할 수 있는 댐체 및 댐하부와 기초암반 경계부근의 균열손상해석을 모두 고려한 전산해석연구를 수행하였다. 이를 통하여 댐체와 기초암반 경계부에서 발생하는 비탄성 손상이 강력한 지진을 받는 댐의 동적 거동에 미치는 영향을 평가하였다.
- 본 논문에서는 콘크리트 중력댐의 지진안전성 평가를 보다 정확하고 사실적으로 수행하기 위하여 콘크리트 댐체의 균열손상과 댐체와 기초암반부 경계 부근의 손상해석을 함께 수행할 수 있는 전산해석법을 제시하고, 이를 실제 댐의 지진해석에 적용하여 댐체-기초경계부에서 발생하는 비탄성 손상이 댐의 동적 거동에 미치는 영향을 고찰한다.
- 전산해석연구를 수행하였다. 이를 통하여 댐체와 기초암반 경계부에서 발생하는 비탄성 손상이 강력한 지진을 받는 댐의 동적 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 콘크리트 댐체와 기초 암반부의 비탄성 재료모형으로는 Lee와 Fenves 소성손상모형을 비선형 동해석에서 사용하도록 확장한 균열손상모형을 사용하였다.
가설 설정
- 근역 기초암반에서 충분히 떨어진 암반 영역은 강체로 가정하며, 비탄성 해석모형에서 강체로 가정된 암반 영역과 기초암반의 가상경계면에서 반사되는 파의 영향은 매우 작아 무시할 수 있다고 가정한다.
- 댐의 지진해석에 고려된 하중은 수평, 수직지진력(Fig. 3) 이외에 댐체 자중, 정수압 및 동수압이 있으며, 동수압 하중의 계산에는 댐체의 변형이 유체에 미치는 영향이 무시할 정도로 작다고 가정하여 Westergaard 동수압식에 의한 부가질량법을 이용하였다.
- 2, 파괴에너지 = 200N/m, 밀도 = 2630kg/m3. 지진시간이력해석을 위한 기초 암반의 물성은 균질한 등방성으로 가정하였으며 다음과 같은 재료물성을 사용하였다: 인장강도 = 3MPa, 압축강도 = 60MPa, 초기 탄성계수 = 30GPa, Poisson비 = 0.25, 밀도 = 2700 kg/m3.
- 요소로 구성한다. 지진하중에 의한 댐체와 기초경계부의 균열손상을 해석하기 위하여 댐체와 연속되게 기초 암반부를 유한요소로 모델링하였다(Fig. 2. ) 댐체의 기초암반에서 충분히 떨어진 암반 영역은 완전 강체로 가정하며, 암반 영역과 기초 암반의 가상경계면에서 반사되는 파의 영향은 매우 작아 무시할 수 있다고 가정한다. 해석시간간격은 Δt = 0.
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