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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 상명대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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교각의 손상은 주로 지진과 화재에 가장 큰 영향을 받게 된다. 강판보강공법은 내부 기둥이 팽창하는 것을 억제하여 구속효과를 향상시키기 때문에 주로 내진으로부터 구조물의 손상을 방지하기 위한 목적으로 적용된다. 하지만 강판보강공법을 적용한 구조물에 화재와 같은 고온의 영향을 고려하지는 않았다. 따라서 본 연구에서는 강판보강된 원형RC교각의 내진성능에 대해 정량적으로 평가하고 얼마나 내화성능에 대해 효과적인지 알아보고자 하였다. 범용유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 변수에 따른 해석을 수행하였다.
내진성능 평가를 위해서 강판의 보강두께와 보강길이를 변수로 하였다. 정량적인 수치평가를 위해 강판두께 대 교각지름 비(TD), 강판길이 대 교각 높이 비(LH)로 나타내었다. 변수별 압축응력-변형률 곡선과 하중-변위곡선을 통해 구조물의 응력과 하중의 강성향상능력, 연성능력, 에너지 비, 에너지 흡수 능력을 평가하였다.
내화성능 평가에서는 강판의 보강두께와 축력비를 변수로 하였으며 강판두께 대 교각 지름 비(TD)로 나타내었다. 변수별 시간-온도 곡선을 도출하여 시간에 따른 교각의 온도 변화를 분석하였다. 열응력에 의한 교각의 시간에 따른 변위를 파악하기 위해 축력비에 따른 변위와 강판두께에 따른 변위를 도출하였다. 그리고 축력비. 강판두께에 따른 내화성능시간과 내하력비를 도출하여 교각의 한계상태를 평가할 수 있었다.
연구결과는 내진성능해석결과를 서술하고 내화성능해석결과를 서술하였다.
먼저 내진성능해석결과이다. 강판의 두께 대 교각의 지름 비(TD)의 압축응력-변형률 곡선을 통해 강판의 두께가 증가함에 따라 구조물의 성능이 향상하는 것을 알 수 있었다. 강판길이 대 교각높이 비(LH)의 압축응력-변형률 곡선을 고려한 경우에서는 교각 높이의 50%미만을 보강하였을 경우 교각의 강성증가는 미미하였다. 하중-변위곡선에서는 10mm의 강판두께에서 항복, 극한하중이 가장 크게 향상하였고 교각의 전면을 보강하는 것이 더 효과적임을 알 수 있었다. 이는 교각의 적정범위만을 보강하여도 구조물의 연성, 에너지흡수능력이 향상되는 것으로 나타났다.
내화성능해석결과이다. 3시간의 화재시간동안 교각단면의 온도분포를 보면 단면의 중심부로 갈수록 강판두께에 따른 온도의 차이는 미미하였다. 축력비 0.4이상부터 변위의 연화구간이 발생하였다. 비보강교각과 강판보강교각의 내화성능시간의 차이는 최대 39분으로 나타났다. 이는 비보강교각보다 강판으로 보강된 교각의 내화성능시간이 향상되는 것으로 나타났다.
이 연구는 강판으로 보강되어진 교각의 내진과 내화성능을 평가하는 경제적이고 합리적인 방법을 제공하고 강판보강공법의 활용성 증가에 도움이 될 것으로 판단된다.
내진성능 평가를 위해서 강판의 보강두께와 보강길이를 변수로 하였다. 정량적인 수치평가를 위해 강판두께 대 교각지름 비(TD), 강판길이 대 교각 높이 비(LH)로 나타내었다. 변수별 압축응력-변형률 곡선과 하중-변위곡선을 통해 구조물의 응력과 하중의 강성향상능력, 연성능력, 에너지 비, 에너지 흡수 능력을 평가하였다.
내화성능 평가에서는 강판의 보강두께와 축력비를 변수로 하였으며 강판두께 대 교각 지름 비(TD)로 나타내었다. 변수별 시간-온도 곡선을 도출하여 시간에 따른 교각의 온도 변화를 분석하였다. 열응력에 의한 교각의 시간에 따른 변위를 파악하기 위해 축력비에 따른 변위와 강판두께에 따른 변위를 도출하였다. 그리고 축력비. 강판두께에 따른 내화성능시간과 내하력비를 도출하여 교각의 한계상태를 평가할 수 있었다.
연구결과는 내진성능해석결과를 서술하고 내화성능해석결과를 서술하였다.
먼저 내진성능해석결과이다. 강판의 두께 대 교각의 지름 비(TD)의 압축응력-변형률 곡선을 통해 강판의 두께가 증가함에 따라 구조물의 성능이 향상하는 것을 알 수 있었다. 강판길이 대 교각높이 비(LH)의 압축응력-변형률 곡선을 고려한 경우에서는 교각 높이의 50%미만을 보강하였을 경우 교각의 강성증가는 미미하였다. 하중-변위곡선에서는 10mm의 강판두께에서 항복, 극한하중이 가장 크게 향상하였고 교각의 전면을 보강하는 것이 더 효과적임을 알 수 있었다. 이는 교각의 적정범위만을 보강하여도 구조물의 연성, 에너지흡수능력이 향상되는 것으로 나타났다.
내화성능해석결과이다. 3시간의 화재시간동안 교각단면의 온도분포를 보면 단면의 중심부로 갈수록 강판두께에 따른 온도의 차이는 미미하였다. 축력비 0.4이상부터 변위의 연화구간이 발생하였다. 비보강교각과 강판보강교각의 내화성능시간의 차이는 최대 39분으로 나타났다. 이는 비보강교각보다 강판으로 보강된 교각의 내화성능시간이 향상되는 것으로 나타났다.
이 연구는 강판으로 보강되어진 교각의 내진과 내화성능을 평가하는 경제적이고 합리적인 방법을 제공하고 강판보강공법의 활용성 증가에 도움이 될 것으로 판단된다.
목차
표 차례 III그림 차례 IV국 문 요 약 VII제 1 장 서론 11.1. 연구배경 및 목적 11.2. 유사연구 문헌조사 51.3. 연구 범위 및 방법 7제 2장 해석과정에 따른 재료 특성 102.1. 내진성능 해석에 따른 재료특성 102.1.1. 내진성능 해석에 따른 콘크리트 특성 102.1.2. 내진성능 해석에 따른 강재 특성 152.2. 내화성능 해석에 따른 재료특성 162.2.1. 열응력 해석에 따른 콘크리트 특성 172.2.2. 열응력 해석에 따른 강재 특성 212.3. 화재 시나리오 22제 3 장 유한요소해석 253.1. FEM해석을 위한 적용요소 263.1.1. 원형철근콘크리트교각의 재료 모델 293.1.2. 원형철근콘크리트교각의 온도에 따른 재료 모델 313.2. 교각의 모델 제원 333.3. 유한요소해석 과정 343.3.1. 내진성능 해석과정 353.3.2. 내화성능 해석과정 403.4. 유한요소해석 모델링 적절성 평가 453.4.1. 내진성능 평가를 위한 해석방법의 검증 453.4.2. 내화성능 평가를 위한 해석방법의 검증 46제 4 장 원형철근콘크리트교각의 내진성능 평가 504.1. 변수별 응력-변형률 곡선에 따른 해석 결과 504.2. 변수별 하중-변위 이력곡선에 따른 해석 결과 554.3. 연성평가 644.4. 에너지 흡수 능력 및 에너지비율 66제 5 장 원형철근콘크리트교각의 내화성능 평가 695.1. 변수별 시간-온도 곡선에 따른 해석 결과 695.2. 변수별 화재노출시간에 따른 축방향 변위 해석 결과 755.2.1. 강판두께별 축력비에 따른 변위해석 결과 765.2.2. 축력비별 강판두께에 따른 변위해석 결과 805.3. 축력비, 강판두께에 따른 내화성능 시간 855.4. 강판두께에 따른 내하력 비 89제 6장 결론 92참고 문헌 96Appendix A ? Load-displacement Skeleton Curve (TD) 104Appendix B ? Load-displacement Skeleton Curve (LH) 107ABSTRACT 109감사의 글 111
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