Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

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Development of Performance Based Resistance Capacity Evaluation Method for RC Compression Member under Vehicle Impact Load

차량 충돌하중을 받는 RC 압축부재의 성능기반형 저항성능 평가방법 개발

  • Kim, Jang-Ho Jay (Dept. of Civil and Environmental System Engineering, Yonsei University) ;
  • Yi, Na-Hyun (Dept. of Civil and Environmental System Engineering, Yonsei University) ;
  • Phan, Duc-Hung (Dept. of Civil and Environmental System Engineering, Yonsei University) ;
  • Kim, Sung-Bae (Dept. of Civil and Environmental System Engineering, Yonsei University) ;
  • Lee, Kang-Won (LNG Tank Technology Center, KOGAS RND Division)
  • 김장호 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 이나현 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 판덕헝 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 김성배 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 이강원 (한국가스공사 연구개발원)
  • Received : 2010.02.03
  • Accepted : 2010.04.06
  • Published : 2010.08.31
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Abstract

Recently, the probability of collision accident between vehicles or vessels and infrastructures are increasing at alarming rate. Particularly, collision impact load can be detrimental to sub-structures such as piers and columns. The damaged pier from an impact load of a vehicle or a vessel can lead to member damages, which make the member more vulnerable to impact load due to other accidents which. In extreme case, may cause structural collapse. Therefore, in this study, the vehicle impact load on concrete compression member was considered to assess the quantitative design resistance capacity to improve, the existing design method and to setup the new damage assessment method. The case study was carried out using the LS-DYNA, an explicit finite element analysis program. The parameters for the case study were cross-section variation of pier, impact load angle, permanent axial load and axial load ratio, concrete strength, longitudinal and lateral rebar ratios, and slenderness ratio. Using the analysis results, the performance based resistance capacity evaluation method for impact load using satisfaction curve was developed using Bayesian probabilistic method, which can be applied to reinforced concrete column design for impact loads.

최근 교량구조물의 증가와 더불어 차량 및 선박과 시설물 간의 충돌사고가 발생할 확률이 높아지고 있다. 특히 교량을 구성하는 상부구조와 하부구조 중에서 충돌에 의한 영향은 주로 교각 등의 하부구조가 받을 가능성이 크다. 교각에 차량 혹은 선박이 충돌하게 되면 교량 하부구조에 국부적인 손상을 유발하게 되며, 충돌사고는 훨씬 더 순간적이고 강한 물리적인 질량의 충돌을 동반할 수 있으며, 극단적인 경우 상부구조의 붕괴까지 유발할 수 있다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 구조물인 교량의 교각과 같은 압축부재에 대한 설계 시 차량 등에 의한 충돌을 고려하고, 차량 충돌하중에 의한 손상지수를 정량적으로 평가하기 위해서 기존의 설계방법을 개선하고 새로운 구조물의 저항성능 평가방법을 정립하기 위하여 동적유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 교각단면, 차량의 충돌각에 따른 충격도, 축력 및 축력비, 콘크리트 강도, 주철근비와 횡방향 철근, 세장비 등을 변화시켜 케이스별 해석을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 콘크리트 구조물의 거동해석 및 설계기법을 Bayesian 통계방법을 이용한 만족도 곡선을 통해 충격하중을 받을 시의 성능 기반형 저항성능 평가방법을 개발하였으며, 이는 실제 충격하중에 의한 구조물의 방호성능 및 설계 시에 적절하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

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