초록 ▼

본 연구는 RC 구조물의 시간 의존적 성능저하현상을 고려한 지진 성능의 변화를 수치해석적으로 분석하고 그 절차를 제시하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 염해 환경에 노출된 RC구조물의 보강철근부식에 따른 구조성능의 변화를 고려한 RC 구조물의 지진 성능 평가를 위해 시간변수 취약도 곡선을 제안하였다. 취약도곡선은 일련의 설계변수들이 특정한 손상에 이르렀거나 이를 초과하였는 지를 조건부 확률의 형태로 구조물의 내진성능을 평가하는 데 사용되어 오고 있는 것으로, 강성비나 감쇄비와 같은 구조믈의 동적 특성은 항상 일정한 것이 아니라

본 연구는 RC 구조물의 시간 의존적 성능저하현상을 고려한 지진 성능의 변화를 수치해석적으로 분석하고 그 절차를 제시하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 염해 환경에 노출된 RC구조물의 보강철근부식에 따른 구조성능의 변화를 고려한 RC 구조물의 지진 성능 평가를 위해 시간변수 취약도 곡선을 제안하였다. 취약도곡선은 일련의 설계변수들이 특정한 손상에 이르렀거나 이를 초과하였는 지를 조건부 확률의 형태로 구조물의 내진성능을 평가하는 데 사용되어 오고 있는 것으로, 강성비나 감쇄비와 같은 구조믈의 동적 특성은 항상 일정한 것이 아니라 강도와 강성의 변화, 균열, 보강근의 부식, 피로 등의 이유로 인하여 시간에 따라 변화하게 된다. 이는 확률해석에 있어서 랜덤 변수 뿐만 아니라 시간의 함수를 고려해야 한다는 것을 의미한다. 기존 건물의 내진성능은 보통 설계도서와 유안점검 자료를 이용하여 평가되었지만 이러한 접근방법은 강성비와 감쇄비와 같은 재료특성의 성능저하가 정량적으로 고려되지 않다는 한계를 가지고 있다.
본 연구는 RC 구조물의 성능저하를 일으키는 다양한 환경 중에서 염화물에 의해 철근의 부식을 초래하는 염해환경에 한정하여 연구를 진행하였다. 보강철근 부식은 부식 산화물의 체적 팽창으로 인해 기인하는 콘크리트 내의 팽창압의 상승으로 인해 콘크리트 피복의 균열 및 박리/박락형태로 성능저하 현상이 육안으로 확인된다. 이렇게 콘크리트 피복의 박리/박락으로 인한 철근과 콘크리트 사이의 단면 손실이 발생하고 또한 철근의 단면적 감소에 의한 구조 성능의 저하가 시간이 지나면서 발생할 수 있다. 따라서 시간변수 신뢰성 분석 및 지진 취약도 분석은 하중 및 시간에 지속적인 취약도 곡선을 형성하기 위하여 함께 결합되어 해석하는 것이 필요하다.
본 연구에서 제시한 시간변수 신뢰성 분석 및 지진 취약도 분석의 결합된 해석모델을 검증하기 위해 해양 환경 조건에 노출된 PSC-Ⅰ형 거더 교량에 대해 시간 변수 지진 취약도 해석을 실시하였다. 예제에서 교량 손상 상태는 각각의 손상 상태에 대한 횡방향 변위 한계에서 변환 최대 변위 연성을 사용하여 결정되었으며, 시간에 따라 항복 변위가 감소함에 따라 앞 서에 정의된 최대 연성에 따라 손상 상태는 시간에 따라 변화하였다. 성능저하를 고려한 예제 교량의 지진 취약도 곡선은 시간변수 신뢰성분석의 결과에 대하여 다섯 가지의 손상 상태에 대한 추정된 중간값 및 로그 표준 편차를 기반으로 인공 지진을 사용하여 비선형 시간이력해석을 수행함으로써 생성되었다.
본 연구에서 제시한 RC구조물의 성능저하를 고려한 시간변수 신뢰성분석 및 지진취약도 해석방법의 결합된 해석모델은 구조 엔지니어 및 유지 보수 관리자를 위한RC 구조물의 유지 보수의 효율성 증대, 보수/보강의 적정 여부 및 시기에 관한 결정을 내리기 위한 의사결정 지원도구로 활용할 수 있다. 또한 궁극적으로 RC 구조물의 유지관리 효율성 증대와 성능저하환경을 고려한 적절한 보수 보강을 통해 사용수명 기간 동안 적정 내진성능을 확보하고 있음으로써 구조물의 장수명화를 이룰 수 있을 것으로 기대된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 12
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 12
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 12
• Ⅲ. 연구성과 ... 13