현재 우리나라에서 운영 중인 교량 중 30년 이상 된 교량이 전체의 약 11%를 차지할 정도로 노후교량의 수가 증가하고 있다. 따라 서 교량의 노후화에 따른 영향을 고려한 내진성능 평가방법의 개발이 필요하다고 볼 수 있다. 예제 교량으로는 포트받침, 탄성고무받 침과 납-고무받침을 가진 3가지의 강합성 상자형 거더교를 선정하고, opensees 프로그램을 사용하여 구조해석모델을 작성하였다. 본 연구에서는 교량의 노후도를 교각의 주철근과 띠철근의 부식에 의한 면적의 감소로 반영하였다. 교각의 노후화 정도로는 5%, 10%, 25%, 50%의 4가지 조건을 사용하였다. 입력지진으로는 근거리 지진과 원거리 지진을 각각 40개씩 사용하였으며, 노후화 정도에 따른 예제교량의 교각에 대한 최대변위와 최대 전단력 응답을 구하여 비교하였다. 노후도가 증가할수록 힘-변위 관계에서 교각의 강도 저하가 발생함을 알 수 있으며, 이로 인하여 교각의 변위응답이 증가함을 알 수 있다. 교각의 노후도에 따른 변위응답과 전단저항능력의 영향을 분석하기 위하여 변위비(Dratio)와 전단력비(Fratio)를 정의하여 평가하였다. 예제교량의 고유주기가 길어질수록 노후도에 따른 변위비(Dratio)의 증가가 크게 나타남을 알 수 있으며, 전단력비(Fratio)의 감소 경향은 작게 나타남을 알 수 있다.

This paper presents a framework for developing aftershock fragility curves for reinforced concrete bridges initially damaged by mainshocks. The presented aftershock fragility is a damage-dependent fragility function, which is conditioned on an initial damage state resulting from mainshocks. The presented framework can capture the cumulative damage of as-built bridges due to mainshock-aftershock sequences as well as the reduced vulnerability of bridges repaired with CFRP pier jackets. To achieve this goal, the numerical model of column jackets is firstly presented and then validated using existing experimental data available in literature. A four-span concrete boxgirder bridge is selected as a case study to examine the application of the presented framework. The aftershock fragility curves are derived using response data from back-to-back nonlinear dynamic analyses under mainshock-aftershock sequences. The aftershock fragility curves for as-built bridge columns are firstly compared with different levels of initial damage state, and then the post-repair effect of FRP pier jacket is examined through the comparison of aftershock fragility curves for as-built and repaired piers.

In this paper, a design concept of post-tensioned precast bridge piers was proposed to improve seismic behavior of the bridge pier. Mild reinforcing bars are placed continuously along the height of the column. Prestressing tendons are also provided to obtain re-centering capability for seismic events. Arrangement of the axial steels to prevent buckling of rebars at plastic hinge region was suggested and enhanced seismic performance was verified by experiments. Moment-curvature analyses were performed to evaluate the effect of effective prestress on seismic behavior after verifying the calculation method by cyclic tests of the precast columns. A real bridge pier was designed to investigate the seismic performance according to different level of effective prestress. Level of effective prestress showed obvious effect on crushing displacement but negligible effect on lateral displacement at fracture of tendons and reinforcements.

This study investigates the seismic performance of new hollow reinforced concrete (RC) bridge piers with triangular reinforcement details. The developed triangular reinforcement details are economically feasible and rational, and facilitate shorter construction periods. We tested a model of new hollow RC bridge piers with triangular reinforcement details under a constant axial load and a quasi-static, cyclically reversed horizontal load. We used a computer program, Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology (RCAHEST), for analysis of RC structures. The used numerical method gives a realistic prediction of seismic performance throughout the loading cycles for several hollow pier specimens investigated. As a result, developed triangular reinforcement details for material quantity reduction was equal to existing reinforcement details in terms of required performance.

국내외의 실험을 통해 알려진 바와 같이 RC교각의 연성능력은 소성힌지구간에 위치한 주철근 겹침이음 비율 및 횡방향 구속철근이 보유한 횡구속력에 따라 차이를 보이고 있다. 내진설계가 반영되지 못한 기존 교각의 경우 소성힌지구간의 겹침이음 비율에 따라 강도 및 연성능력의 저하에 미치는 영향이 크다. 우리나라에서는1992년 내진설계가 도입된 이후 철근콘크리트 교각의 주철근 겹침 이음에 대한 규정은 없었으나, 2005년 도로교 설계기준에서 주철근 겹침이음을 50% 이내에서 허용하고 있다. 기존 교량의 내진성능 평가 요령에 있어서도 이를 반영하여 교각의 연성능력을 평가하고 있지만 주철근 겹침이음 비율을 단순 유 무에 따라서 구분하여 평가하고 있고 평가기법 또한 명확하게 정립되어 있지 못하다. 따라서 본 연구에서는 비내진 교각의 겹침이음 비율별 연성능력평가를 위하여 현재까지 국내에서 수행된 연구실험결과를 분석하고, 교각의 비선형성 및 주철근의 겹침이음을 고려하기 위하여 섬유요소를 이용한 단면해석으로 RC교각의 연성능력을 산정시 적절한 콘크리트의 극한변형률을 제시하였다.

건설여건의 변화에 따라 교량구조물의 급속시공에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이 논문에서는 하부구조에서 교각의 프리캐스트화를 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 교각 설계의 가장 주요한 항목이 내진성능의 확보에 있다. 7개의 프리캐스트 교각을 제작하였고 주요 실험변수는 긴장재의 양, 프리스트레스트의 크기, 이음부의 위치 및 수로 설정하였다. 실험결과 축방향으로 도입되는 프리스트레스에 의해 작은 횡변위하에서는 일부 손상이 발생하여도 변형의 복원력을 발휘하였지만 소성힌 지구간의 손상이 많은 경우에는 이러한 복원력이 효과를 발휘하지 못하는 것을 확인하였다. 실험을 통해 관찰된 손상의 형태로부터 판단할 때 조립식 교각의 이음부 설계는 기초부와 교각부 사이의 이음부에 대해서 실시되어야한다. 축방향 긴장재의 양은 RC 교각과 강재비를 일치시키는 것은 지나친 설계가 될 수 있고 주어진 하중조건에 대한 P-M 상관도를 만족시키는 수준에서 결정되어야 한다. 변위연성도 평가를 볼 때 프리캐스트 교각에서 횡철근비는 현재의 철근 콘크리트 교각과 동일한 수준에서 확보되어야 요구연성도를 만족할 수 있다. 에너지 소산능력은 강재비가 증가함에 따라 향상되었고 이음부의 수가 많은 경우가 다소 뛰어난 능력을 발휘하였다.

이 논문에서는 조립식 프킥스트레스트 콘크리트 교각의 접합부에 관한 해석기법을 제시하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 사용된 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 개발된 접합요소는 세그먼트 접합부의 비탄성거동을 예측할 수 있다. 이 연구에서는 조립식 프리스트레스트 콘크리트 교각의 접합부에 관한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

이 연구의 목적은 조립식 프리스트레스트 콘크리트 교각의 비탄성 거동을 파악하는데 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 사용된 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 개발된 접합요소는 세그먼트 접합부의 비탄성거동을 예측할 수 있다. 이 연구에서는 조립식 프리스트레스트 콘크리트 교각의 비탄성 거동의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

이 연구의 목적은 P-delta 영향을 포함한 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동 및 연성능력을 파악하는데 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 비교적 큰 압축하중과 함께 지진하중과 같이 큰 규모의 횡하중으로 인한 대변위 문제를 고려할 수 있도록 total Lagrangian 정식화 기법을 사용하였다. 이 연구에서는 철근콘트리트 교각의 비탄성 거동 및 연성능력의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

1989년 로마프리타지진 및 1995년 효고현 남부지진등 많은 교각에서 휨-전단 파괴에 의한 피해가 발생하였다. 그럼에도 불구하고 지금까지의 교각의 내진성능에 관한 연구는 대부분 휨파괴에 대한 연구가 지배적이었다. RC 교각의 내진성능은 교각의 소성힌지구간의 성능에 좌우되고 있으며, 소성힌지의 연성은 곡률에 의해 평가하는 것이 바람직하다. 실험연구는 지진하중의 손상을 입은 RC교각의 휨전단거동에 관한 소성힌지구간 내의 곡률변화를 평가하였다. 실험에 사용된 7기의 실험체는 형상비 2.5에 횡방향 구속력, 주철근의 겹침이음 그리고 섬유보강을 변수로 가지고 있다. 이 실험체는 유사동적실험 수행을 통해 손상을 주었으며, 유사동적실험 후에는 일정한 축력,P=0.1f_{ck}A_g을 유지하면서 변위제어방식으로 유사정적실험을 실시하여 잔류내진성능을 평가하였다. 실험 결과 기초에서 15cm 구간에 가장 큰 곡률이 발생하였으며 파괴도 이 단면에 집중되었다. 또한, 연성도 분석결과 주철근이 겹침이음 된 RC 교각이 낮은 곡률연성도를 보였으며, 이를 섬유보강한 실험체의 휨강성과 곡률연성도는 현저히 개선되었다. 그리고, 교각의 곡률변화를 분석하여 횡구속력을 고려한 등가소성힌지길이 산정식을 제안하였으며, 이 제안된 식을 적용하여 변위연성도와 곡률연성도 관계를 분석하였다

이 연구는 적층고무받침을 사용한 철근콘크리트 교각의 내진 성능평가를 하는데 그 목적이 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였으며 적층고무받침의 거동을 예측하기 위해서 지진격리요소를 개발하였다. 이 연구에서는 적층고무받침을 사용한 철근 콘크리트 교각의 내진 성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

1992년 내진규정 도입이전에 설계시공된 공용중의 철근콘크리트 교각은 대체로 소성힌지구간에 겹침이음 시공되었다. 본연구는 형상비 2.5의 철근콘크리트 교각실험체의 내진 연성도 평가를 위한 실험적 연구이다. 실험에 사용된 6기의 실험체는 횡방향 구속력, 주철근의 겹침이음 그리고 섬유보강을 변수로 가지고 있다. 이 실험체는 한국도로공사가 개발한 인공지진동을 사용하여 유사동적실험을 수행하여 지진이력을 주었으며, 유사동적실험 후에는 일정한 축력, P＝0.1 f_{ck} A_{g}을 유지하면서 변위제어방식으로 유사정적실험을 실시하여 잔류내진성능을 평가하였다. 실험 결과 소성힌지구간에 겹침이음 된 RC 교각이 낮은 연성에서 파괴에 도달하였다. 이는 주철근 겹침이음이 주철근의 충분한 연성발달을 저하시킨 결과라 할 수 있다. 또한, 섬유보강된 실험체는 ？강성과 변위연성도의 현저한 개선능력을 보였다..

1992년 도로교 설계기준의 내진설계규정이 도입되기 이전에 건설된 대부분의 교각은 소성힌지구간에서 주철근의 겹침이음이 이루어졌다. 그러나 비탄성 반복하중하에서 겹침이음부의 갑작스런 취성파괴가 발생할 수 있다. 이 연구는 반복하중을 받는 주철근이 겹침이음된 철근콘크리트 교각의 비선형 이력거동과 연성능력을 해석적으로 파악하는데 그 목적이 있다. 이를 위해서 비선형 해석프로그램인 RCAHEST가 사용되었으며 겹침이음된 철근의 거동을 예측하기 위해서 겹침이음 철근요소를 개발하였다. 또한 겹침이음된 철근의 최대 철근응력과 슬립이 고려되었다. 이 연구에서는 주철근의 겹침이음을 갖는 철근콘트리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

실무에서 교량 교각의 내진해석을 수행할 때 계산의 편의와 보수적인 설계를 위하여 기초의 연성을 고려하지 않고 지반면을 고정단으로 가정하여 해석하는 경우가 많다. 이러한 고정단 모델은 대부분의 경우 설계력 측면에서 매우 보수적인 결과를 주므로, 최근 기초의 연성을 고려하여 현실적으로 교각 기초를 모델링하려는 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 기초연성의 모델링 방법, 입력응답스펙트럼의 종류 그리고 지반조건을 달리하여 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 수치해석을 통하여 교각에 발생하는 전단력, 모멘트 그리고 변위를 비교하여 기초의 연성을 고려하는 기법과 지반 및 지진파 특성들이 해석결과에 미치는 영향을 분석하였다. 대부분의 경우 고정단 모델에서 큰 전단력과 모멘트가 발생하였지만, 연약 점성토층에 장주기 지진파가 작용하는 특수한 경우에는 기초의 연성을 고려한 모델에서 고정단 모델보다 큰 전단력과 모멘트가 발생하였다. 또한 기초의 연성을 고려하는 여러 모델들의 해석결과를 지반-구조물 동적 상호작용을 고려한 정밀 동해석 결과와 비교하여 그들의 적용성을 평가하였다.

연계논문에서는 철근콘크리트 교각의 지진손상 평가를 위한 비선형 유한요소해석 기법을 제시하였다. 이 논문에서는 철근콘크리트 교각의 이력거동의 예측에 근거한 손상지수를 제시하였다. 손상지수는 지진하중하의 철근콘크리트 교각의 손상을 수치적으로 정량화하는 방법으로서 제안되었다. 제안한 해석기법을 실험된 철근콘크리트 교각에 적용하였고 다른 연구자의 손상지수와 비교.분석하였다. 제안된 해석기법은 조사된 실험체에 대하여 하중단계에 따라 손상을 정확하게 예측하였다.

이 연구는 철근콘크리트 교각의 지진응답을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 정확하고 올바른 지진손상 평가를 위하여 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면요소를 도입하였다. 또한, 같은 변위진폭에 있어서의 하중재하 회수에 의한 효과를 고려하였다. 연계논문에서는 철근콘크리트 교각의 지진손상 평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

이 연구는 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동에 미치는 크기효과를 파악하는데 그 목적이 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면요소를 도입하였다. 또한, 같은 변위진폭에 있어서의 하중재하 회수에 의한 효과를 고려하였다. 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동에 미치는 크기효과를 규명하기 위해서 실제 규모의 교각과 1/4 축소모델의 거동을 비교, 분석하였다.

이 논문에서는 주철근 단락을 갖는 철근콘크리트 교각의 내진성능평가를 위한 비탄성 해석 기법을 제시하였다. 하중의 단계에 따라 수반하게 되는 콘크리트의 균열 및 철근의 항복, 이로 인한 부착효과와 골재의 맞물림 현상 및 강도의 감소 등과 같은 재료적 비선형성을 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열 모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면 요소를 도입하였다. 또한, 횡방향 구속철근으로 인한 강도의 증가 효과를 고려하였다. 이 연구에서는 주철근 단락을 갖는 철근콘크리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

국내 일반 국도상의 교량을 분석한 결과 형상비가 2.5 내외로서 휨-전단 파괴 거동이 예측되는 교각이 다수 존재하는 것으로 나타났으나 기존의 교각 내진 특성 연구는 주로 휨 파괴 거동을 보이는 교각에 대해 수행되어 왔다. 본 연구에서는 휨-전단 복합모드가 작용하여 파괴에 이를 가능성이 많은 형상비 2.5 내외인 기존 교각을 대상모델로 선정하고 실물크기 모형 및 축소모형 시험체를 제작하여 준정적 실험(quasi static test)을 수행하였다. 실험결과로부터 상사효과(scale effect)가 교각 내진 성능평가에 미치는 영향을 분석하였고, 또한 비내진 상세인 실험대상 교량에 대해 역량스펙트럼법을 이용하여 내진성능을 평가하였다.

본 연구의 목적은 유사동적실험에 의한 섬유보강 원형 RC교각의 내진성능평가를 위한 연구로서 수원시에 위치한 내진교량인 하길교를 대상모델로 하였으며, 도로교 표준시방서의 내진설계규정이 적용되지 않은 비내진교각시험체 2본 및 내진성능향상을 위한 섬유보강시험 4본, 즉 총 6본에 대하여 유사동적실험을 수행하였다. 보강공법으로는 유리 탄소섬유 보강공법을 사용하였으며, 실험변수로는 입력지진동, 섬유고방유무로 하였다. 그리고 내진성능평가 방법은 입력 및 소산에너지, 변위 연성도가 분석되었다. 본 실험의 결과 유리 섬유로 보강된 비내진시험체의 변위연성도 KHC인공지진파에 대하여 7.7~9.0정도의 값으로 충분한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 평가되었다.