R/C 건축물에 대한 비선형 동적유한요소해석법 타당성 평가에 관한 연구 = A Study on the Validity of Nonlinear Dynamic Finite Element Analysis Methods for R/C Structures|RISS 상세보기

국문 초록 (Abstract)

최근 세계적으로 2023년 2월 튀르키예에서 발생한 대규모 지진을 포함한 규모(M) 6.0 이상의 지진 발생 빈도가 계속 증가하는 추세이며, 매년 100건 이상 빈발하고 있다. 한국에서도 2016년 경주 및 2017년 포항지진으로 비내진 상세를 가지는 학교 시설과 필로티 건물 및 공동주택 등에 직접적인 지진 피해가 발생했다. 특히, 내진설계가 되지 않은 철근콘크리트 (이하 R/C) 부재의 전단파괴는 기존 R/C 건축물의 내진 안전성에 대한 경각심을 나타내었다.

내진성능평가를 비롯한 내진대책을 통한 구조물 안전성 확보의 중요성이 부각됨에 따라 국내에서도 R/C 건축물의 구조 특성을 고려한 실험 및 동적해석적 분석 기반 내진성능평가에 대한 연구가 다수 진행되고 있다. 그러나, 지진 등으로 인한 구조물의 피해 정도와 부재의 내력을 실험적으로 추정하는 것에는 많은 한계가 있다. 실험적 연구는 R/C 구조물의 비균질한 재료 특성으로 인해 제작과 실험결과에 대한 불확실성을 내포하고 있으며, 많은 시간과 비용이 소요된다는 단점이 있으며, 또한 재료, 하중, 구속 등 다양한 조건에 대한 검토가 어렵다.

한편 국내의 대부분의 동적해석 연구는 부재의 선재 치환을 통한 해석에 기반을 두고 있으며, 선재 치환 동적해석은 부재 모델의 단순화로 인해 구조물의 미세한 파괴 형상, 균열 등 부재의 상세 분석에는 한계가 있다. 따라서 보다 정밀한 동적해석적 연구의 중요성이 커지고 있으며, 부재 요소 단위의 안전성 검토 수단으로써 지진파를 고려한 유한요소 기반의 비선형 동적해석에 관한 연구가 필요한 실정이다.

이에 본 연구에서는 비선형 동적유한요소해석법에 기반하여 기둥 및 골조를 포함한 R/C 구조물의 실물 크기의 구조 실험을 통해 내진성능을 평가하였다. 유한요소해석에서는 범용 프로그램인 VecTor2를 활용하여, 하중-변위 곡선, 시간 이력 곡선, 철근 변형률 등의 정적 및 유사동적실험 결과와의 비교를 통해 구조물의 재료 및 구조적 특성을 고려한 유한요소해석 모델의 구축과 함께 지진 하중을 고려한 비선형 동적유한요소해석의 타당성을 검증하였다.

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최근 세계적으로 2023년 2월 튀르키예에서 발생한 대규모 지진을 포함한 규모(M) 6.0 이상의 지진 발생 빈도가 계속 증가하는 추세이며, 매년 100건 이상 빈발하고 있다. 한국에서도 2016년 경주 ...

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