유한요소해석을 통하여，지중 매설된 GFRP 관로의 거동과 좌굴안정성을 분석하였 다. GFRP 관로에 토압과 차량하 중과 같은 외압만이 작용하는 경우와，외압과 함께 수압이 내압으로 작용하는 경우에 대해 해 석을 수행하였으며，해석 대상 관로는 현재 생산되는 GFRP 관로로 한정 하고，응력과 변위，좌굴강도를 검토하였다. 또한，관로 연결 플 랜지 의 웅력집중 현상을 저감하기 위하여 형상을 개 선시 킨 플 랜지 에 대해 해석을 수챙하였다. 연결부 목 부위의 최대 웅력을 검토하기 위한 캔틸레버 모델과，지중 매설시의 모델 두 가지 에 대해 해석을 수행하여 웅력을 검토하였다. 해석 결과 지중 매설된 GFRP 관로에 외압이 작용하는 경우와 좌굴에 대해서는 안전하였으며，개선된 플랜지의 웅력 집중도 상당히 저감되었음을 확인 할 수 있었다.

지진 발생시 매립지반과 같은 연약지반에 위치하게 되는 지중매설관로는 액상화-영구지반변형에 의해 심각한 규모의 구조적인 손상이 발생할 수 있는 특징을 가지고 있다. 이 경우 매설관로의 거동특성 해석은 수치모형 및 해석적 관계식의 적용을 통해 주로 수행되는데, 특히 횡방향 지반변형을 받는 지중매설관로에 대한 해석적 관계식의 경우. 횡방향 지반변형의 폭에 따라서 해석적 관계식 자체가 이원화되는 단점을 가지고 있는 동시에 액상지반의 특징인 지반강성의 감소로 야기되는 다양한 지반변형의 형상을 반영하지 못하는 단점을 가지고 있다. 그러므로 본 연구에서는 먼저 기존의 해석적 관계식을 개략적으로 살펴본 후, 유한요소 해석과의 비교를 통해 기존의 해석적 관계식이 가지고 있는 적용적 한계성을 검토하였으며, 전체적인 매설관로의 거동을 케이블과 빔의 조합된 형태로 고려하고 지반변형의 다양한 형상을 대변하는 상호작용 형상계수를 도입함으로써 지반변형의 폭과 무관하게 적용될 수 있는 동시에 다양한 지반변형의 형상을 반영할 수 있는 개선된 형태의 해석적 관계식을 제안하였다. 제안된 해석식의 합리적 적용성과 객관적 타당성을 검증하기 위해 지반변형의 크기와 형상 변화에 따른 수치해석을 수행하고 이를 유한요소 해석결과와 비교하였으며, 지반변형의 크기 및 형상변화에 따른 매설관의 거동특성 변화 및 그 의의를 분석하였다.

Response analysis of buried pipeline subjected to permanent ground deformation(PGD) due to liquefaction is mainly executed by use of numerical analysis or semi-analytical relationship, When applying these methods, so called interfacial pipelineㆍsoil interaction force plays an dominant part. Currently used interaction force is mode up of indispensable mechanical and physical components for the response analysis of buried pipeline. However, it has somewhat limited applicability to the liquefied region since it is based on the experimental results for the non-liquefied region. Therefore, in this study, improved type of pipelineㆍsoil interaction force is proposed based on the existing interaction force and experimental research accomplishments. Above all, proposed interaction force includes various patterns of PGD or spatial distributions of interaction force caused by the decrease of soil stiffness. Through the comparison of numerical results using the proposed and the existing interaction force, relative influences of interaction force on the response of pipeline are evaluated and noticeable considerations in the application of semi-analytical relationship are discussed. Moreover, analyses due to the change of pipe thickness and burial depth are performed.

본 연구에서는 액상화-종방향 영구지반변형에 대한 지중매설관로의 거동특성을 해석하기 위하여 수치해석 알고리즘을 개발하였다. 기존의 연구결과가 간략한 해석식의 제안을 중심으로 진행되어 왔으며 영구지반변형의 형상과 폭에 따라 해석방법이 달라지는 단점을 가지고 있었던 것을 고려한다면, 개발된 수치해석 기법은 다양한 영구지반변형의 형상과 폭을 단일한 알고리즘 내에서 처리할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 연속관 형태의 지중매설관로와 주변지반을 보요소와 등가지반강성으로 표현되는 탄-소성 지반 스프링을 이용하여 모형화하였으며, 지진발생시 실측된 지반변형에 기초하여 영구지반변형의 형상을 5가지의 대표적인 형태로 이상화하여 고려하였다. 국내 계기지진피해사례의 부족으로 인하여 영구지반변형의 크기와 지반변형의 폭은 기존의 연구결과를 참조하여 설정하였으며, 국내에서 사용되는 일반적인 강관을 대상으로 지반변형의 형상과 크기 및 폭, 매설관로의 관경, 관두께 등을 변화시켜 가면서 다양한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 종방향 영구지반변형에 대한 매설관로의 거동에 미치는 주요 인자들의 영향정도를 평가할 수 있었다.