Seismic Performance of a Non-Seismic Designed Pier Wall and Retrofit Concept

It is well known that reinforcement details in the plastic hinge region of bridge piers give the most important effects on the seismic performance of bridges, from investigations of bridge failures in many earthquake events and in laboratory tests. Longitudinal reinforcement details give larger effects than lateral reinforcement details do. The lap-spliced longitudinal steel shows slip during earthquake events, which results in low ductility and inadequate seismic performance. However, before the issue of the earthquake design code, a considerable number of bridge piers were constructed with lap-spliced longitudinal steel in the plastic hinge region. Therefore, a large amount of research has been conducted on the seismic performance and retrofit of circular and rectangular shaped bridge columns with lap-spliced longitudinal steel. However, research on wall type piers is very limited. This paper investigates the seismic performance of a pier wall by a quasi-static test in the weak axis direction and proposes a retrofit method. From the test with variables being the longitudinal steel detail and the transverse steel amount, it is shown that the currently used definition of yield displacement is not adequate. Therefore a new definition of yield displacement for the ductility investigation for a pier wall is proposed. In addition, a retrofit method by steel plates and bolts is proposed to improve ductility, and test results show that slip of the longitudinal steel is prevented by up to a considerably large displacement.

비내진 벽식 교각의 내진성능 및 보강개념

지진작용에 의한 교각의 파괴유형을 관찰한 결과와 교각의 내진성능실험 결과로서, 소성힌지구역의 철근상세가 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있다. 소성힌지구역의 철근상세 중에서는 축방향철근의 겹침이음 여부가 횡방향철근의 상세보다 더 큰 영향을 준다. 소성힌지구역에 축방향철근이 겹침이음 되어 있는 경우에는 지진이 발생할 때 축방향철근에 미끌어짐(슬립)현상이 발생하여 연성능력을 발휘할 수 없으므로 충분한 내진성능을 발휘하기 어렵다. 그러나 내진설계기준이 도입되기 이전에 설계되어 시공된 교각의 상당수는 시공 상의 편의성으로 교각 하단에 축방향철근이 겹침이음된 상태로 시공되었다. 따라서 축방향철근이 겹침이음된 비내진 교각에 대한 내진성능 평가와 보강에 대한 연구가 많이 수행된 바 있다. 그러나 비내진 교각에 대한 연구는 원형 단면 기둥과 사각형 단면 기둥에 대한 것이 대부분으로, 벽식 교각의 내진성능과 보강방법에 대한 연구는 거의 수행된 바 없다. 본 논문에서는 축방향철근이 겹침이음된 벽식 교각의 거동특성을 실험적으로 파악하고 겹침이음부의 보강개념을 제안하였다. 축방향철근의 겹침이음과 띠철근의 간격을 변수로 한 벽식 교각의 약축 방향 준정적 실험 결과, 변위연성도의 평가에 사용되는 기존의 항복변위의 정의가 벽식 교각에는 부적절하다는 사실을 발견하였다. 따라서 벽식 교각에 대한 항복변위의 새로운 결정방법을 제안하였다. 또한 비내진 벽식 교각의 내진보강에 효과적인 방법으로 강판과 볼트를 이용한 보강방법을 제시하였고, 실험을 통하여 축방향철근의 슬립현상이 지체되고 연성능력이 향상됨을 확인하였다.