초록 ▼

본 연구는 강한 동적반복하중을 받는 철근콘크리트 구조물의 비선형거동을 예측하기 위한 수치해석 모델을 개발하여, 현재 널리 사용되고 있는 지진을 포함한 동적 반복 하중하에서의 철근콘크리트 구조물의 해석기법 및 설계기준에서의 문제점을 검토함으로써 보다 이상적인 설계기준 및 해석기법을 제시하는데 그 목적이 있다.
1985년 멕시코씨티의 지진으로 인한 구조물의 파괴양상은 지금까지 사용되고 있는 구조물 설계기준에의 문제점을 노출시켰으며 따라서 이 분야에의 연구는 더욱 활발해지고 있는 실정이다. 실험적 연구결과에 의하면 구조물의 변형은

본 연구는 강한 동적반복하중을 받는 철근콘크리트 구조물의 비선형거동을 예측하기 위한 수치해석 모델을 개발하여, 현재 널리 사용되고 있는 지진을 포함한 동적 반복 하중하에서의 철근콘크리트 구조물의 해석기법 및 설계기준에서의 문제점을 검토함으로써 보다 이상적인 설계기준 및 해석기법을 제시하는데 그 목적이 있다.
1985년 멕시코씨티의 지진으로 인한 구조물의 파괴양상은 지금까지 사용되고 있는 구조물 설계기준에의 문제점을 노출시켰으며 따라서 이 분야에의 연구는 더욱 활발해지고 있는 실정이다. 실험적 연구결과에 의하면 구조물의 변형은 휨, 진단, 그리고 연결부에서의 고정단 회전량으로 구성되며, 특히 강한 동적반복하중을 받는 경우 변형 및 고정단 회전량의 역활은 하중의 반복에 따라 더욱 커지는 것으로 나타나고 있으나 구조물의 거동을 예측하기 위한 현재까지의 구조해석모델은 이러한 거동 특성을 무시하고 오직 흼거동의 특성만을 이상화시킨 형태이므로 지진하중에서의 구조물의 실제거동과 예측치 간에는 피할수 없는 오차를 수반하고 있다.
또한, 철근 콘크리트 구조물의 동적 응답특성에 중요한 영향을 주는 요소로써 변형율속도의 영향을 들 수 있다. 일반적으로 변형율속도의 증가는 최대전단력의 증가를 가져옴으로써 연성 휨 파괴가 내재되어 있는 구조 부재에 동적 반복 하중이 작용할 경우 갑작스런 전단 파괴를 발생시키는 중요한 원인이 된다. 실험 결과에 따르면, 변형율 속도에 있어 정적인 경우는 10??/sec로 나타났고, 지진이나 충격하중의 경우에는 각각 10??/sec 및 10??/sec 정도로 알려져 있다. 이러한 큰 차이에도 불구하고 현재까지는 지진과 같은 강한 동적반복하중하에서의 철근 콘크리트 구조물의 해석 및 설계는 정적 실험결과에 근거하고 있으므로 실측치와 예측치 간의 오차를 발생시키는 또 하나의 원인이 되고 있다.
본 연구에서는 철근 콘크리트 부재의 변형이 휨, 전단 그리고 연결부에서의 고정단위 변위량으로 구성되어 있다는 점을 감안하여 각각의 거동을 이상화시킬 수 있는 physical model 을 제시하고, 이들 각각의 모델에 적용가능한 hysteresis rule 을 별도로 개발하였으며, 변형율속도에 의한 구조물의 거동변화 효과도 고려함으로써 좀 더 실제거동에 가까운 예측치를 얻을 수 있는 구조해석용 소프트웨어를 완성하였다.

Abstract ▼

The objective of this study is to develop an analytical model for nonlinear analysis of reinforced concrete(R/C) structures under repeated dynamic loads
The investigation in this field becomes more active after the 1985 Mexico City earthquake because the structures designed according to the cur

The objective of this study is to develop an analytical model for nonlinear analysis of reinforced concrete(R/C) structures under repeated dynamic loads
The investigation in this field becomes more active after the 1985 Mexico City earthquake because the structures designed according to the current seismic design code for R/C structures were severely collapsed during this earthquake.
The recent experimental results indicated that total lateral displacement of R/C elements consists of fleYural and shear displacement of elements and fixed end rotation in their connections.The role of shear displacement and fixed end rotation is more dominant in the overall hysteretic behavior of R/C elements with lateral load cycles. However, the current analytical models to predict the hysteretic behavior of R/C structures are not based on these phenomina but the assumption that the flexural behavior dominates the overall structural behavior. Thus, the discrepancies between the reality and the predictions of the structural behavior are inevitable.
The effects of strain rate is also important to predict the dynamic behaviors of R/C structures. Increasing of strain rate leads to increasing of maximum shear strength, and thus the brittle failure mode occurs under repeated dynamic loads. According to the experimental results, static strain rate is about 10??/ sec, and strain rate due to earthquick or impact are 10??/sec or 10??/sec, respectively. But the current analysis and design codes of R/C structures are based on the quasi-static test results. This can also cause the big discrepancies between the analytical predictions and practical structural behavior.
This study develops an element physical model which is capable of distinguishing between the fleural, shear and fixed end rotation hysteretic chracteristics and also suggests hysteresis rules for each type of physical model. The developed analytical model also includes the effects of strain rate on the R/C structural behavior under severe dynsmic loads.

목차 Contents

• 제 1 장. 서론...10
• 1.1. 연구배경 및 목적...10
• 1.2. 연구동향...11
• 1.3. 연구의 범위 및 방법...18
• 제 2 장. 해석 모델...19
• 2.1. 제안된 Physical 모델...19
• 2.2. 제안된 Hystertic Rules...20
• 2.3. 이력변수 결정...25
• 제 3 장. 변형율속도의 교려...29
• 3.1. 재료모델...29
• 3.2. 단면모델...32
• 3.3. 수치해석 결과와의 비교...34
• 3.4. 실용설계식의 제안...36
• 제 4 장. 구조해석...39
• 4.1. 캔틸레버 보...39
• 4.2. 일반 보...40
• 4.3. 구조해석 프로그램 개요...44
• 제 5 장. 비교 및 고찰...50
• 5.1. 실험결과...50
• 5.2. 실험 data 선정...51
• 5.3. 하중-변위곡선 비교...51
• 5.4. 에너지 소산능력 비교...62
• 5.5. Load Cycle 별 최고하중의 비교...63
• 5.6. 비교 및 고찰...63
• 제 6 장. 결 론...65
• A. 참고문헌...66
• B. 논문 발표 실적...70