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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김익현
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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지진재해는 지진피해 지역의 사회적 기능, 저항, 경제적 손실뿐만 아니라 국가와 사회기능을 마비시킬 수 있을 정도의 대 재난을 초래할 수 있다. 우리나라는 오래전부터 지진에 대해서는 안전한 지대라고 많은 사람들이 여겨왔다. 하지만 과거의 기록에서부터 현재까지의 기록을 살펴보면 비교적 지진의 안전지대가 아님을 알 수가 있다. 도로의 교량구조물은 철도구조물과 함께 인적, 물적 자원을 수송하는 국가의 기간시설물로서 지진시 피해를 입게 되면 국가경제에 지대한 영향을 미치게 된다. 따라서 지진시에도 그 기능을 확보할 수 있는 적절한 대책이 필요하다.
우리나라는 내진설계가 법제화되기 이전에 내진설계가 수행되어왔지만 요구성능, 지진하중 등에서 일관성이 결여되어 있었다. 1997년 내진성능기준이 작성된 이후로, 구조물의 중요도, 등급, 목표내진성능을 만족하기 위한 설계법으로 변화하고 있다. 앞으로는 성능기반 내진설계로 지향점을 가져야 하며, 성능기반 내진설계는 부재의 설계거동의 한계를 규정하여 지진시 손상이 추정 가능하도록 하였다. 이에 따라서 성능을 구현하는 다양한 방법이 허용되어 설계자에게 설계의 유연성을 제공하며, 부재레벨이 아닌 재료레벨의 모델을 적용할 수 있다. 또한 내진설계 이전의 교량등 연성도가 부족한 기존의 교량을 합리적으로 보강하기 위해서, 그리고 성능기반 내진설계로 국내의 내진성능의 검증을 위한 재료단위의 모델의 제시가 필요하다.
본 연구는 횡철근에 의해 구속된 콘크리트의 응력-변형률 모델을 제시하여 성능기반 내진설계를 통한 경제적인 설계가 가능하도록 하는 기초자료를 위하여 이루어진 연구이다. 구조물의 중요도, 등급, 목표내진성능을 만족하기 위한 설계법으로, 설계자에게 설계의 유연성을 제공하고, 연성도가 부족한 기존 교량을 합리적으로 보강하기 위하여, 그리고 성능기반 내진설계로 국내의 내진성능 검증을 위한 재료단위의 모델을 제시할 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 다른 연구자에 의해 제안된 콘크리트 응력-변형률 모델에 대해서 연구하고, 현재의 도로교설계기준의 횡철근량 산정식을 바탕으로 1차 실험을 통하여 횡철근 상세에 따른 거동 특성을 분석하였으며, 2차 실험을 수행하여 새로운 콘크리트의 응력-변형률 모델을 제안하였다.
향후 본 연구의 성과는 성능기반 내진설계로 국내의 내진성능 검증을 위한 재료단위의 모델로 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 이후 횡철근 상세에 대한 변수를 더하여 추가적인 연구가 필요할 것이며, 보강띠철근은 단면의 크기에 따라서 횡철근의 수직간격, 단면의 폭에 의한 구속의 영향 축하중과 휨을 동시에 받는 시험체에 대한 횡구속 효과에 대해서 실험적 연구가 필요할 것이다.
우리나라는 내진설계가 법제화되기 이전에 내진설계가 수행되어왔지만 요구성능, 지진하중 등에서 일관성이 결여되어 있었다. 1997년 내진성능기준이 작성된 이후로, 구조물의 중요도, 등급, 목표내진성능을 만족하기 위한 설계법으로 변화하고 있다. 앞으로는 성능기반 내진설계로 지향점을 가져야 하며, 성능기반 내진설계는 부재의 설계거동의 한계를 규정하여 지진시 손상이 추정 가능하도록 하였다. 이에 따라서 성능을 구현하는 다양한 방법이 허용되어 설계자에게 설계의 유연성을 제공하며, 부재레벨이 아닌 재료레벨의 모델을 적용할 수 있다. 또한 내진설계 이전의 교량등 연성도가 부족한 기존의 교량을 합리적으로 보강하기 위해서, 그리고 성능기반 내진설계로 국내의 내진성능의 검증을 위한 재료단위의 모델의 제시가 필요하다.
본 연구는 횡철근에 의해 구속된 콘크리트의 응력-변형률 모델을 제시하여 성능기반 내진설계를 통한 경제적인 설계가 가능하도록 하는 기초자료를 위하여 이루어진 연구이다. 구조물의 중요도, 등급, 목표내진성능을 만족하기 위한 설계법으로, 설계자에게 설계의 유연성을 제공하고, 연성도가 부족한 기존 교량을 합리적으로 보강하기 위하여, 그리고 성능기반 내진설계로 국내의 내진성능 검증을 위한 재료단위의 모델을 제시할 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 다른 연구자에 의해 제안된 콘크리트 응력-변형률 모델에 대해서 연구하고, 현재의 도로교설계기준의 횡철근량 산정식을 바탕으로 1차 실험을 통하여 횡철근 상세에 따른 거동 특성을 분석하였으며, 2차 실험을 수행하여 새로운 콘크리트의 응력-변형률 모델을 제안하였다.
향후 본 연구의 성과는 성능기반 내진설계로 국내의 내진성능 검증을 위한 재료단위의 모델로 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 이후 횡철근 상세에 대한 변수를 더하여 추가적인 연구가 필요할 것이며, 보강띠철근은 단면의 크기에 따라서 횡철근의 수직간격, 단면의 폭에 의한 구속의 영향 축하중과 휨을 동시에 받는 시험체에 대한 횡구속 효과에 대해서 실험적 연구가 필요할 것이다.
목차
국문요약 ⅰ목 차 ⅲ표 목차 ⅵ그림목차 ⅷ제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 41.3 연구 내용 7제 2 장 연구동향 및 분석 92.1 횡철근량 및 상세에 대한 국내외 설계규정 92.1.1 외국 설계기준 92.1.2 국내 도로교 설계기준(한계상태설계법, 2015) 162.1.3 횡철근량 산정식에 대한 변수 비교 192.2 기존 실험 및 제안 모델 분석 202.2.1 외국의 연구사례 202.2.2 국내의 연구사례 292.2.3 제안 모델의 연구결과 비교 30제 3 장 콘크리트 응력-변형률 실험 353.1 실험 개요 353.2 시험체의 설계 및 실험방법 363.2.1 시험체 설계 363.2.2 실험방법 453.3 실험결과 및 분석 463.3.1 시험체 파괴형상 463.2.2 실험결과에 따른 응력-변형률 곡선 분포 503.4 소결 66제 4 장 기존 콘크리트 응력-변형률 모델과 특성 비교 분석 684.1 선행 연구 및 제안 모델 684.1.1 Modified Kent & Park Model(1982) 684.1.2 Mander et al Model(1988) 694.1.3 Saatcioglu-Razvi Model(1992) 714.1.4 Hoshikuma Model(1997) 734.2 기존 제안모델과 실험결과의 비교-분석 774.2.1 기존 제안모델의 비교 774.2.1 원형단면 시험체 784.2.2 정사각형단면 시험체 834.2.3 직사각형단면 시험체 934.3 소결 104제 5 장 콘크리트 응력-변형률 모델 제안 1065.1 2차 실험 및 결과 1065.1.1 2차 실험의 시험체 설계 1065.1.2 실험방법 1095.1.3 실험결과 및 분석 1105.2 콘크리트 응력-변형률 모델 제안 1175.2.1 제안모델의 구성 1175.2.2 상승곡선 1185.2.3 최대응력 및 최대응력시 변형률 1205.2.4 하강곡선 및 극한한계변형률 1265.2.5 제안 모델 정리 1295.3 제안 모델과 실험결과 비교 1315.3.1 원형단면 시험체 1315.3.2 사각단면 시험체 1345.4 소결 138제 6 장 결 론 140참고문헌 146ABSTRACT 151
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