방조제 배수갑문 교량의 비선형 시간이력 해석을 통한 지진응답 평가

초록

일반적인 도로교와 달리 방조제 배수갑문 교량은 대규모 질량의 수문이 교각에 직접 일체화된 고도의 비정형 복합 구조물로, 집중적인 지진 손상에 매우 취약하다. 충돌과 같은 복잡한 동적 상호작용을 정확하게 평가하기 위해, 본 연구는 ABAQUS를 활용하여배수갑문 교량에 대한 3차원 비선형 시간이력해석(NLTHA)을 수행하였다. 구조물의 비선형 극한 거동을 구현하기 위해 콘크리트 손상-소성 모델과 포트 받침의 접촉 비선형성을 모사하는 커넥터 요소가 적용되었다. 해석에는 세 가지 실측 지진파를 바탕으로 최대지반가속도로 스케일링된 총 36개의 지진 하중 조건이 사용되었다. 해석 결과, 지진 작용 방향에 따라 뚜렷하게 다른 파괴 메커니즘이규명되었다. 교축 방향 지진 작용 시에는 교대와 갑문 간의 비선형 충돌이 발생하여 교각에 손상이 발생하였다. 반면 교직 방향 지진시에는 고중량의 갑문이 수동적 감쇠기 역할을 수행하여 지진 에너지를 흡수하고 교각의 전체적인 붕괴를 방지하였다. 그러나 소산되지 못한 잉여 지진 에너지가 거더 하부로 재분배되면서 응답 스펙트럼 증폭비(AF)의 증가 및 인장 균열 및 주철근 항복과 같은 손상이유발되는 것을 확인하였다.

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