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지진특성을 고려한 장경간 현수교량의 시공방안별 내진성능 평가에 관한 연구
A Study on Seismic Capacity Assessment of Long-Span Suspension Bridges by Construction Methods Considering Earthquake Characteristics 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers. A. 구조공학, 원자력공학, 콘크리트공학, v.30 no.2A, 2010년, pp.93 - 102  

한성호 (충남대학교 토목공학과) ,  장선재 (충남대학교 토목공학과) ,  임남형 (충남대학교 토목공학과)

초록
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시공단계별 수치해석 및 안전성 평가는 장경간 교량의 시공 중 불안전성을 해결하기 위한 주요 검토사항으로 고려되어야 한다. 장경간 교량의 시공단계해석에 따른 구조응답특성 평가 시, 근거리지진(NFGM)의 영향은 기존 입력지진동 데이터와는 확연히 다른 특성을 가지고 있기 때문에 내진설계를 위한 주요 변수로 평가되어야 한다. 따라서 이 연구에서는 응답스펙트럼 해석결과를 바탕으로 NFGM 특성에 따른 장경간 교량의 응답양상을 재검토하였으며, 장경간 교량의 시공단계해석 및 신뢰성평가를 효율적으로 수행하기 위해 관련연구에서 제시된 수치해석 프로그램을 개선하였다. NFGM 특성을 고려한 다양한 시공방안의 우수성은 주요 부재의 시간이력해석 결과를 이용하여 평가하였다. 정량적인 안전수준 평가를 위해 확률변수에 포함된 External Uncertainty의 영향을 고려하여 신뢰성해석을 수행하였으며, NFGM 특성에 따른 주요 시공단계의 안전지수 및 파괴확률을 제시하였다. 아울러, 몬테카르로 시뮬레이션(MCS)을 이용하여 신뢰성해석 결과에 대해 Internal Uncertainty의 영향을 검토하였으며, 주요 해석결과의 분포양상을 평가하였다. 이 연구는 NFGM 특성을 고려한 장경간 교량의 내진설계 시, 시공안전성 향상을 위한 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The numerical analysis and safety assessment by construction stages were considered the essential examination particular in order to solving the unstability of long-span bridges in the middle a construction. When estimating structural response characteristics by the construction stage analysis of lo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 구조물에 포함된 확률변수의 불확실성은 Internal and External Uncertainties로 구분하여 적용하는 것이 안전성을 평가하기 위해 타당한 것으로 검토되었다(Ang(2004), Ang 등(2007), Han 등(2008)). 이 연구에서는 응답스펙트럼 해석결과를 바탕으로 NFGM 특성을 검토하였다(Bang 등(2007), Kim 등(2002)). 또한 NFGM 특성을 고려한 장경간 교량의 합리적 시공방안결정 및 지진응답특성을 상세히 검토하기 위해, 시공단계별 시간이력해석 및 신뢰성평가를 수행하였다.

가설 설정

  • 구조설계 및 평가 시, Internal Uncertainty에 대한 평가는 신뢰성평가 결과의 적용 범위를 결정하기 위해 상세한 검토가 요구된다. 변동계수 측면에서 장경간 교량의 Internal Uncertainty는 극한응력의 경우, 0.10(ND), 부재강성의 경우, 0.10(ND), NFGM에 따른 케이블긴장력 및 부재력응답의 경우, 0.20(LND)을 갖는 것으로 가정하였다(Han 등(2008), Han 등(2009b)). Table 7은 Case 1(I-type Sequence: Construction Method of the Objective Bridge) 및 Case 4(II-type Sequence)에 따른 주 케이블의 주요 시공단계별 평가결과를 제시한 것이며, Table 8은 장경간 교량의 시공방안(Case 1) 및 최대파괴확률이 검토된 시공방안(Case 5)에 의한 주탑의 주요 시공단계별 분포양상을 정리한 것이다(Han 등(2010)).
  • 신뢰성평가를 위한 확률분포는 극한응력 및 부재강성의 경우(Normal Distribution: ND), 케이블긴장력 및 주탑의 부재력의 경우(Log-normal Distribution: LND)이며, 각각 Noncorrelation 관계를 갖는 것으로 가정하였다. 장경간 교량의 극한응력(Ultimate Sterngth)은 케이블의 경우 16,00 Mpa, 주형 및 주탑의 경우 각각 3,20 Mpa로 건설지에 제시된 결과를 이용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
NFGM 특성에 따른 장경간 교량의 거동양상 재평가에서 주요 시공단계의 전반적인 해석결과는 어떠했는가? 저진동수 구간에서 응답스펙트럼 평가결과는 NFGM 특성에 따라 큰 차이를 나타내고 있는 결과를 감안할 때, Completed System 보다 시공단계에서 매우 유연한 장경간 교량의 경우, NFGM 특성을 고려한 시공단계별 응답평가는 필수사항인 것으로 판단되므로, NFGM 특성에 대한 명확한 내진설계 규정이 정립되어야 할 것으로 사료된다. 전반적인 주요 시공단계의 해석결과는 NFGM 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 검토되었다. 또한 주형의 시공순서 및 동시 시공 성은 NFGM 특성에 관계없이 장경간 교량의 응답양상에 매우 큰 영향을 미치는 주요 설계변수이므로 내진설계 및 시공 시, NFGM 특성과 더불어 중요한 검토항목으로 간주되어야 할 것으로 판단된다. NFGM 특성 및 시공조건에 따른 시공단계별 주요 신뢰성평가 결과는 시공붕괴 및 위험에 대처하기 위한 기초자료를 제공할 것이다.
NFGM 특성을 고려한 시공방안별 시간이력해석과 신뢰성평가 결과로 유추할 수 있었던 내용 중 저진동수 구간에 대한 내용은 무엇이었나? 또한 수치해석 결과를 바탕으로 시공단계별 주요 응답특성 및 확률변수의 불확실성에 의한 신뢰성평가 결과를 검토하여, 다음과 같은 결론을 유추할 수있었다. 저진동수 구간에서 응답스펙트럼 평가결과는 NFGM 특성에 따라 큰 차이를 나타내고 있는 결과를 감안할 때, Completed System 보다 시공단계에서 매우 유연한 장경간 교량의 경우, NFGM 특성을 고려한 시공단계별 응답평가는 필수사항인 것으로 판단되므로, NFGM 특성에 대한 명확한 내진설계 규정이 정립되어야 할 것으로 사료된다. 전반적인 주요 시공단계의 해석결과는 NFGM 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 검토되었다.
장경간 교량 시공과정에 대한 정밀한 재평가가 매우 중요한 사항인 이유는? 장경간 교량의 붕괴사고는 사회ㆍ경제적으로 막대한 손실을 수반하므로, 시공과정에 대한 정밀한 재평가는 매우 중요한 사항이며, 지속적인 연구가 필요한 분야이다(Bang 등(1996)). 최근, 기존 지진특성과는 확연이 다른 근거리지진(NFGM)의 발생으로 인해 막대한 인적ㆍ경제적 피해가 속출하고 있다(Rao 등(2001)).
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