고속도로 교량의 내진설계지침 개정 및 기존교량의 내진성능 향상을 위한 실험적 연구(I)(중간)|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

earthquakes have frequently happened through the world, a number of countries have modified and enhanced the seismic design regluations. Similarly our government modified and revised the Highway Design Specifications in early 2000, and then the part of seismic design was revised also. Korea Highway Corporation needs the revision of the Guide Specifications of Seismic Design according to the revised design specifications and requires the counterplans for existing bridges against earthquake attack. In fact the existing bridges constructed 10 to 30 years ago have experienced no or less earfhquake and have no satisfaction to the safety and integrity during earthquake. Therefore, this study is intended to revise the guide specifications concretely and determine the priority rating method. In addition, the examining method of seismic performance of existing bridges should be established on the basis of the verification by experimental and theoritical approach. This study is continual project through two years and this year is the first year. The results of this study is summarized as following. Firstly, the revision plan of guide specification is plotted in this study. To reflect the contents of highway design specification, U.S regulations, Japanese design pecifications and Eurocode are investigated thoroughly. The seismic isolation guidelines are proposed, where the applicable methods, manipulations, quality control and erection guidelines are introduced. On the basis of first-year study results, the detailed revision will be continued. Secondly, the provisions for the priority rating of seismic performance is established. In our country, this approach has not been applied before. In this study the three factors have been considered. These factors contain the seismicity indicating the earthquake probability and site characteristics, the structural vulnerability of existing bridges which shows the weakness of structure and irregularity, and the social and economic impact which the failure of the bridges may give to the society. This study establishes the decision making process, for priority ranking and the process is verified by applying 20 bridges which are the representitives of each highway route. Thirdly, the experimental and theoretical study is performed. The ductility factor for the existing bridges may be verified by experiment only. For this, the draft of each bridge is investigated and the design details are examined. Through this examination, the representative of experimental model is determined. The experiment will be performed in two ways. One is the quasi static test, and the other pseudo-dynamic test. These tests are to use the same model. Each model is varied according to the aspect ratio, transverse reinforcement, and lap splice. Besides, the multi-column and theoritical approach will be carried out. Until now, the test model and theoritical way using demand-capacity Performance spectrum are determined and the further study will be continued. Fourthly, the development of the device against falling down of superstructure is carried out. When the superstructure is destroyed, the impact to the lifeline is critical. Until now, the minimum seats width is regulated, but the device to solve this problem is required and partly,the devices to protect the collapse of superstructure such as restrainers and wedge, etc. are permitted. In this study, the new method to protect the collapse of bridges and distribution of seismic forces is cultivated. For this the basic drawing is made and the experimlental way to verify the applicability of new device is proposed. Next year, the detailed study will be carried out to confirm this device. As mentioned, the themes performed by this study will enlarge the variability of seismic plans for highway bridges, and will be helpful to the decision making to enhance aseismatic behavior of new and existing bridges.

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국문 초록 (Abstract)

세계적으로 지진의 발생이 빈번해지면서, 각국에서 내진설계에 대한 수정 및 보완이 이루어지고 있는 시점에서 우리나라에서도 도로교 표준시방서가 2000년에 도로교 설계기준으로 개편되어 내진설계편의 수정이 이루어졌다 이에 한국도로공사에서는 고속도로 교량에 적용되어 오던 내진설계지침의 개정이 요구되어 본 연구에서는 내진설계지침의 개정을 추진하게 되었다. 또한, 기존교량에 대한 내진대책이 미진한 상태에서 고속도로 교량에 대한 전반적인 검토가 필요하게 되었다. 기존교량은 고속도로의 역사가 30년을 넘어서면서, 대부분의 교량이 지진에 대해서는 무방비 상태에 있는 실정이므로, 기존교량에 대한 내진성능의 평가를 위한 일련의 대책이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존교량에 대한 내진성능의 평가를 위한 우선순위 결정방법을 정립하고, 기존교량의 유형별 내진성능을 검토하기 위한 이론 및 실험연구를 추진하게 되었다. 는 2개년에 걸쳐 이루어지는 과제로서 1차년도의 연구에 따른 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 고속도로 내진설계 지침개정에 대한 부분이다. 2000년 6월에 도로교 설계기준이 개정에 따른 일부 수정사항을 반영하기 위하여 미국, 일본 및 유럽의 내진설계기준을 폭넓게 검토하고, 내진설계지침의 개정방향을 정리하였으며, 면진교량받침의 적용방법, 제작, 품질관리방법 및 시공걸차에 대한 전반적인 사항을 면진교량받침의 적용지침으로 일목요연하게 정리하였다. 1차년도의 연구결과를 바탕으로 2차년도에서는 고속도로 내진설계지침의 세부사항에 대한 개정이 이루어질 전망이다.
둘째, 고속도로 내진성능평가 우선순위 결정방법 제시 부분이다. 국내에서는 이에 대한 체계가 이루어 지고 있지 않은 실정인데, 이를 위해 교량의 내진성능에 영향을 미치는 요인으로서 지진발생확률에 근거하고 지반의 특성을 반영한 지진도(Seismicity)를 산출한 다음에 구조물의 기하학적 형상,하부구조물의 형태와 기초조건을 고려한 구조적인 위험도(Structural Vulnerability)를 산정하고 최종적으로 사회 ㆍ 경제적인 영향을 평가하는 영향도(Impact)를 산정하여 내진성능 핵심 ·중요 ·관찰 ·제외 교량 등과 같이 네개의 그룹으로 구분하여 적용하도록 하였다. 추가적으로 고속도로상 대표적인 교량 20개를 선정하여 민감도 분석을 통해서 정립된 내진성능평가 우선순위 산정방법의 타당성을 검증하였다.
셋째, 기존교량의 유형별 내진성능 평가를 위한 이론 및 실험적 연구 부분이다. 교량의 내진성능을 파악하기 위해서는 내진설계개념에 따라 교각의 연성효과에 대한 검토가 필수적이다. 본 연구에서는 내진보강의 필요성이 증대되고 있는 기존교량에 대한 내진대책을 수립하기 위하여, 기존교량에 대한 유형별 검토를 통해서 내진성능 평가방법을 정립하고자 하였다. 1차년도에서는 고속도로 기존교량의 설계유형에 따른 데이터를 분석하여, 실험에 적합한 내진설계상세 모델을 정립하게 되었다. 이중에서 주철근량의 대표값을 선정하고, 교각시험체의 변장비(Aspect Ratio)의 변화와 횡방향 구속철근의 특성에 따른 교각의 파괴효과를 검증하기 위한 실물크기의 1/1.5~1/3의 비율에 속하는 대표적인 시험체를 결정하였으며, 실험방법이 완성되어 2차년도에서는 이에 대한 실험결과가 분석되어 고속도로 교량의 내진성능 특성을 정리할 수 있을 것으로 판단된다. 이외에도 다주교각 및 이론적인 내진성능평가 방법에 대한 검토가 이루어졌다.
넷째는 낙교방지를 위한 장치개발 부분이다. 낙교방지는 지진이 발생하였을 때 상부구조물의 낙교를 방지하기 위한 필수장치인데, 국내실정에 적합하고 역학적인 거동이 뚜렷한 낙교방지장치를 개발하 위하여 상부구조와 교각에 설치할 수 있는 낙교방지장치를 고안하였다. 이에 대한 기본설계 및 실험방법이 정비됨으로써, 2차년도에는 실용적인 장치개발이 이루어 질 것이다
이와 같이 고속도로교량에 대한 내진대책을 수립할 수 있는 다양한 실증적인 연구를 진행하였는데, 1차년도에서 마련된 면진교량받침 적용지침(안)과 내진성능평가 대상 우선순위결정방법은 바로 내진대책을 수립하는데 직접적으로 도움을 줄 것으로 기대되며, 2차년도에는 보다 폭넓은 연구가 진행될 것이다.

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세계적으로 지진의 발생이 빈번해지면서, 각국에서 내진설계에 대한 수정 및 보완이 이루어지고 있는 시점에서 우리나라에서도 도로교 표준시방서가 2000년에 도로교 설계기준으로 개편되...

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