The purpose of earthquake resistant design for typical bridges is the ‘No Collapse Design’ allowing emergency vehicles just after earthquakes. The Roadway Bridge Design Code provides design provisions to carry out such ‘No Collapse Design’ with a ductile mechanism and response modification factors given for connections and substructure play key role in this procedure. In case of response modification factors for substructure, the Roadway Bridge Design Code provides values considering ductility and redundancy. On the other hand, ‘AASHTO LRFD Bridge Design Specifications’ provides values considering additionally an artificial factor according to the bridge importance categories divided into critical, essential and others. In this study, a typical bridge with steel bearing connections and reinforced concrete piers is selected and different response modification factors for substructure are applied with design conditions given in the Roadway Bridge Design Code. Based on the comparison study of the design results, supplementary measures are suggested required by applying different response modification factors for substructure.

일반설계에서 탄성거동을 전제로 구조물을 설계하는 것과 달리 내진설계는 구조물의 소성거동을 규명하고 조정하여 붕괴를 방지하는 것이 목적이다. 일반교량의 경우에 요구되는 붕괴방지수준은 교량의 특정한 구조부재의 소성거동으로 낙교를 방지하여 지진발생 이후에 긴급차량의 통과를 가능하게 하는 것이다. 이러한 소성거동은 연결부분 또는 교각기둥에 제한되고 각 경우에 적절한 조치가 요구된다. 도로교설계기준은 교각기둥에서 소성힌지를 형성하여 연성붕괴기구를 구성하는 설계방식과 함께 철근콘크리트 교각을 하부구조로 하는 교량을 대상으로 연결부분의 항복을 이용하여 취성붕괴기구를 구성하는 연성도 내진설계를 부록으로 제시하고 있다. 이 연구에서는 철근콘크리트 교각기둥과 강재받침으로 설계된 일반교량을 선정하고 연성붕괴기구와 취성붕괴기구를 모두 고려한 붕괴방지 설계절차 및 도로교설계기준에 요구되는 수정사항을 제안하였다.

일반교량 내진설계의 목적은 붕괴방지설계이고 도로교설계기준 내진설계편은 교량구조의 연성파괴메카니즘을 구성하는 설계방식을 제시하고 있다. 그러나 구조형식 또는 현장여건에 의해 연성파괴메카니즘을 구성하는 것이 비합리적인 경우 차선책으로 취성파괴메카니즘을 구성하여 붕괴방지설계를 수행할 수 있다. 연성파괴메카니즘을 구성하는 기존 설계방식과 함께 내진설계편은 연성도 내진설계를 부록으로 제시하고 있다. 연성도 내진설계는 철근콘크리트 교각으로 구성되는 교량에 적용하며 설계자가 하부구조의 소요응답수정계수를 결정하고 이로부터 심부구속철근을 설계하는 방식이다. 이 연구에서는 철근콘크리트 교각기둥과 강재받침으로 설계된 일반교량을 선정하여 기존 설계방식과 연성도 내진설계를 모두 적용한 결과로부터 차이점을 확인하고 설계자가 내진설계를 수행하는 과정에서 두 설계방식을 모두 고려하는 설계절차를 제안하였다.

This study examined the collapse of bridge under extreme events. As a result, numerous bridges collapsed by scour, collision, fire and earthquake. The research team studied four cases of previous bridge collapse and restoration following extreme events. Finally, the disaster type factor were selected.

일정 지역 교량 붕괴 DB를 활용하여 붕괴 원인을 파악하고 붕괴율과 붕괴확률을 결정하였다. 붕괴 원인을 타연구와 비교하였으며 주요 원인은 수압에 의해 발생함을 알 수 있었다. 매년 발생가능한 교량 붕괴율은 1/4,700정도 였으며, 이 수치는 미국 전역에 적용 가능할 것으로 추정한다. 현행 교량설계법과 비교하기 위해 설계수명 75년 동안의 파괴확률을 계산한 결과 1/63정도로서 LRFD 설계법에서 제시하는 파괴확률 1/5,000보다 높았다. 붕괴된 교량의 준공시점과 설계법 변천에 따른 붕괴율 차이는 확인하기 어려웠다. 미국 전체 교량에 대해 붕괴율을 적용한 결과 매년 87건에서 222건 정도의 붕괴가 발생할 것으로 예상한다.