초록 ▼

□ 연구개요
내진 설계의 목표는 구조물이 적절한 기능을 수행하며 붕괴를 방지하는 것에 있다. 이를 위한 내진 설계에 대한 관심이 증가하고 있으며, 특히 지진이 발생하게 되면 손상이 집중되는 교량과 골조 접합부의 손상 및 붕괴 예측 모델에 대한 거동 특성 파악 및 분석은 매우 중요하다. 접합부의 내진 성능 평가를 위해 실무적으로 적용 가능한 비선형 보 요소와 연동 가능한 2차원 응력 상태 기반의 철골 및 철근-콘크리트 접합부 모델을 개발 및 실험적 연구를 통해 검증하고, 이를 내진 성능평가를 위한 교량 및 골조 구조물 해석에 적

□ 연구개요
내진 설계의 목표는 구조물이 적절한 기능을 수행하며 붕괴를 방지하는 것에 있다. 이를 위한 내진 설계에 대한 관심이 증가하고 있으며, 특히 지진이 발생하게 되면 손상이 집중되는 교량과 골조 접합부의 손상 및 붕괴 예측 모델에 대한 거동 특성 파악 및 분석은 매우 중요하다. 접합부의 내진 성능 평가를 위해 실무적으로 적용 가능한 비선형 보 요소와 연동 가능한 2차원 응력 상태 기반의 철골 및 철근-콘크리트 접합부 모델을 개발 및 실험적 연구를 통해 검증하고, 이를 내진 성능평가를 위한 교량 및 골조 구조물 해석에 적용하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
교량 및 골조 구조물 접합부의 내진 성능평가를 위한 해석을 위해 연차별 세부 목표를 작성하여 연구를 진행함
철골 및 철근-콘크리트 접합부 요소 구성을 위한 지진에 따른 접합부 파괴 형태에 대한 자료 수집 및 파괴 패턴을 분석, 보 요소와 2차원 접합부 요소의 자유도 변환 관계, 철근-콘크리트 접합부 내부의 철근 부착에 대한 bond-slip 모델을 도출
다축응력 구성 모델 및 접합부 요소 개발을 위한 지진과 같은 반복 하중에 적용 가능한 소성론 기반의 2차원 강재 구성모델 정식화 및 hypoelastic 기반의 2차원 콘크리트 구성 모델 정식화, 다축응력 상태 모델과 철근 모델을 접합부 요소와 통합, 섬유 보 요소와 연동이 가능한 접합부 요소 개발
접합부 요소의 전산화 및 접합부 실험을 통한 검증을 위한 전단잠김을 완화한 개선된 2차원 평면 패널 요소 정식화 및 전산화 수행, 반복 하중을 받는 철근콘크리트 접합부에 대한 정적 실험 수행
접합부 요소와 유한요소 프로그램과 통합을 위한 비선형 시간 이력 해석이 가능한 FEAP등의 유한요소 프로그램에 전산화하여 통합 시스템 구축, 유연도법에 근거한 섬유 골조 요소와 개발된 접합부 요소의 연동, 통합시스템의 적용성 평가를 통한 개발된 요소의 검증 및 개선
철골 구조물 및 RC 골조 실험을 통한 모델의 검증 및 구조물 내진 평가 적용을 위한 반복 하중을 받는 내진 및 비내진 상세를 갖는 철골 골조 구조물 및 철근 콘크리트 골조에 대한 유사 정적 실험 수행, 골조 구조물 실험 결과를 바탕으로 하여 개발된 모델의 검증 및 개선, 개발된 모델을 다층 다경간 철골 및 철근콘크리트 구조물에 적용하고 비선형 동적 해석을 수행하여 성능평가를 수행, 성능평가 결과로 부터 내진 및 비내진 상세를 갖는 접합부에 대한 성능 점검 주안점 도출 및 비내진 접합부에 대한 보강 기법 제안

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
일반적으로 해석과 설계에서 접합부는 경우 강성 절점으로 취급해왔으며, 지진 하중이 작용하는 동안 보와 기둥에 심각한 변형과 손상이 발생하더라도 접합부의 비선형 거동은 모델에서 제외되어 있었다. 따라서 본 연구의 성공적 수행에 따른 연구 결과를 이용하면 접합부에 대한 적절한 내진 성능평가를 할 수 있을 뿐 아니라 접합부에 대한 보강 등에 대한 개념을 도출할 수 있다. 특히 비내진 상세를 가지는 RC 접합부의 경우는 횡방향 철근이 거의 존재하지 않아 지진하중과 같은 반복적인 변위에 대해서 취성거동을 나타내어 전단파괴에 취약하며 층간 변위도 크게 발생한다. 그러므로 본 연구로 개발된 접합부 모델을 적용하여 설계 단계뿐 아니라 내진 보강 단계에서도 이러한 파괴모드를 포함한 예측이 가능하므로 좀 더 정밀하고 구체적인 보수 보강 계획 수립 가능할 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구배경 ... 4
• 나. 연구목표 ... 4
• 다. 접합부 모델 개발 중요성 및 거동 평가의 필요성 ... 4
• 라. 연구의 차별성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 지진에 대한 접합부 파괴 형태 및 파괴 패턴 ... 5
• 2) 철근콘크리트 접합부 내의 철근 부착에 대한 부착 특성 모델 도출 ... 6
• 3) 비내진 접합부에 대한 보강법 제시 ... 9
• 4) 반복하중을 받는 철근콘크리트 접합부에 대한 유사 정적 실험을 통한 검증 ... 11
• 5) 강골조 및 철근콘크리트 골조 실험 수행 ... 14
• 6) 소결 ... 15
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 31