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문제 정의
- 본 연구는 콘크리트 중력식 댐의 내진성능을 효율적으로 향상시키기 위한 방법으로서 앵커리지공법의 성능개선 효과를 다루고자 하였다. 내진성능 향상의 정량적 평가는 응답스펙트럼해석에 기반하여 모드중첩법을 접목하여 산정된 댐체의 응력 저감효과로서 나타내고자 하였다. 동적해석을 위하여 댐체의 관성력뿐만 아니라 댐에 저류된 물의동적효과, 즉 동수압도 등가의 부가질량으로 고려함으로써 유체의 관성효과도 고려하였다.
- 본 연구에서는 콘크리트 중력식 댐의 내진성능 향상을 위한 앵커리지공법의 적용 연구를 수행하고자 한다. 내진성능향상의 정량적 평가는 전술한 동수압을 고려한 동적 해석법에 따른 댐체의 응력 저감효과에 기반하였으며, 최적 성능을 얻고자 앵커리지의 시공방안에 따른 매개변수 연구를 수행하고자 한다. 앵커리지의 시공방안은 강선의 배치형상을 달리하면서 총 7가지를 고려하였으며, 이로부터 내진성능의 경향성을 분석하고 최적 보강방안을 제시하고자 하였다.
- 대상 댐체에 대한 내진성능 개선효과를 가장 극대화 할 수 있는 긴장재의 배치형상을 결정하고자 매개변수 연구를 수행하였다. 먼저 응력개선효과를 충분히 확보할 수 있는 강선의 개수 및 인장응력과 압축응력이 가장 크게 발생하는 위험단면을 결정하였다.
- 2에서 수직배치로부터 좌우로 미소한 각도 변화에 따라 Type III, IV, V로 구분하였는데 이는 강선의 수직배치로부터 좌우로의 각도 변화에 따라 응력분포 및 성능이 민감하게 변화하기 때문이다. 따라서 동일한 케이블 용량(61개 강연선) 하에서 케이블 적용 형상을 달리하면서 댐체에 발생하는 최대 응력을 산정하고 그 변화양상을 통하여 케이블 배치형상에 따른 내진성능 개선효과를 살펴보고자 한다.
- 본 연구는 콘크리트 중력식 댐의 내진성능을 효율적으로 향상시키기 위한 방법으로서 앵커리지공법의 성능개선 효과를 다루고자 하였다. 내진성능 향상의 정량적 평가는 응답스펙트럼해석에 기반하여 모드중첩법을 접목하여 산정된 댐체의 응력 저감효과로서 나타내고자 하였다.
- 기존 운용중인 콘크리트 중력식 댐의 내진성능 보강방안으로는 크게 댐 제체의 보강과 기초 지반의 보강으로 나눌 수 있으며, 이 중 댐 제체의 보강은 재료적 보강과구조적 보강으로 분류된다. 본 연구에서는 댐 제체의 구조적 보강방안의 하나로서 긴장재(post-tensioned anchors)를 이용한 앵커공법(anchorage method)을 고려하고자 한다13).이는 콘크리트 댐의 마루부와 기초 사면을 케이블로 긴장한 후 정착시킴으로써 댐 제체 내부에 발생하는 압축력에 의하여 내력을 증진시키는 방안이다.
- 본 연구에서는 콘크리트 중력식 댐의 내진성능 향상을 위한 앵커리지공법의 적용 연구를 수행하고자 한다. 내진성능향상의 정량적 평가는 전술한 동수압을 고려한 동적 해석법에 따른 댐체의 응력 저감효과에 기반하였으며, 최적 성능을 얻고자 앵커리지의 시공방안에 따른 매개변수 연구를 수행하고자 한다.
- . 본 연구에서도 동일한 해석방법을 도입하였으므로, 여기서는 적용하중 및 해석방법에 대하여 개략적으로 소개한다.
- 총 6군데 위험단면에 대하여 응력평가결과를 비교하고자 하였다. 먼저 Fig.
가설 설정
- 1과 같이 모델링하였다. 3차원 유한요소모델(finite element model)은 총 9822개의 노드, 8670개의 solid 요소, 570개의지반 스프링 요소를 사용하였으며, 해석모델은 탄성범위 내에서 거동한다고 가정하였다. 지반 스프링계수(ks)는 기존댐의 내진성능 평가 및 향상 요령에서 제시하는 정적계수 산정식 ks = E/B(1-v2)을 사용하였다8).
- 먼저 합리적인 긴장력의 크기를 결정하기 위한 사전연구로서 수직 케이블 배치(type IV)에 대하여 31개, 41개,51개, 61개의 강연선을 순차적으로 적용하여 지진응답해석을 수행하였으며, 해석결과로부터 내진성능 향상효과가 일정 수준이상 나타날 수 있는 61개의 강연선을 도입하기로 최종 결정하였다. 사전연구에서 도입한 강연선은 SWPC 7연선 15.2 mm로서 개별 공칭 단면적은 138.7 mm2, 항복강도는 196.2 MPa, 극한강도는 235.4 MPa의 기성품을 사용하는 것으로 가정하였다. 강연선은 내부 Post-tensioned bonded cable로 모델링하였으며, 초기 긴장력은 항복강도의 2/3인 164.
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