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문제 정의
- 비선형구조계에서 각 지점에서의 지진파가 위상차를 갖는 경우에는 임의 위치에서 각 지점에 대한 상대가 속도가 동일하지 않다. 이 연구에서는 임의 위치에서의 각 지점에 대한 상대가속도를 평가하기 위해서 지점의 영향을 고려하여야 할 지점에 횡방향 단위변위를 가하여 정적해석을 수행한 후 임의 위치에서의 변위의 크기를 그 위치에서의 그 지점의 영향도로 정한다. 이 방법으로부터 임의 위치에서의 가속도는 다음 식과 같이 된다.
- 이를 통해 장대교량의 일방향 동시 가진에 대한 동적변위 응답과 다지점 가진을 고려한 응답을 비교·분석하여 향후, 보다 경제적이고 합리적인 설계방안 마련을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
- 이러한 방법은 각 지점에서 지진파의 도달시간이 동일할때에는 유효하지만 지점사이의 거리가 커서 지진파의 도달시간 차이를 무시할 수 없을 때는 적용할 수가 없다. 이에 이 연구에서는 일반적인 비선형시간이력 유한요소해석 루틴에 다지점가진의 효과를 고려할 수 있는 실용적인 방법을 제안하기로 한다. 비선형구조계에서 각 지점에서의 지진파가 위상차를 갖는 경우에는 임의 위치에서 각 지점에 대한 상대가 속도가 동일하지 않다.
- 또한, 대상 교량의 극한 지진 하중 하에서의 내하력을 평가하기 위하여 지진파의 최대가속도 크기를 조정하면서 교각 및 주탑의 콘크리트가 파괴에 이를 때까지 재하하였다. 지진파는 PGA 0.154g부터 시작하여 차례로 2배, 3배씩 증가시켜 입력하였으며, 이를 통해 교량이 얼마 정도의 지진 강도까지 사용성을 발휘하는지 파악하고자 하였다.
가설 설정
- 가장 이상적인 해석은 각 지점에서 동시에 계측된 지진이력을 사용하는 것이겠지만, 현재 이 자료가 없으므로 본 해석에서는 지진파의 이동이 교각 6개 중 West 3개의 교각 지점에서 East 3개의 교각 지점으로 이동해 간다고 가정하여 해석을 수행하였다.
- 적용 대상 교량에 대한 비선형시간이력해석을 위해 보강형 및 주탑의 단면을 설정하고 이를 각각 4개, 52개의 파이버 모델로 모델링하였다. 사장교의 제원은 가능한 한 실제 교량의 제원을 그대로 참고하였으며, 자료가 부족한 부분은 적절히 가정하여 해석하였다.
- 주탑에 사용되는 파이버 요소의 정식화는 Spacone 등(1996)이 제안한 유연도법에 근거한 보-기둥 요소에 기초한다. 절점에서 6자유도를 가진 모든 요소에 대해 비틀림 자유도는 선형탄성거동을 하고 축방향 자유도와 휨자유도는 함께 연동하지 않는다고 가정한다.
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