| 초록 |
본 연구에서는 현 사면-제방 내진설계 프로세스의 단점을 보완하며 지진공학·지반공학·수치적으로 진보된 사면 및 제방의 내진설계 알고리즘을 개발하였음. 개발된 알고리즘은 2D State-of-the-art 비선형 및 유효응력 기반 사면해석 기술, 방대한 자료 조사 및 해석횟수, 과학적인 확률론적인 접근방식 등을 도입하여 기존의 경험적이며 명확한 근거 없이 적용되었던 불투명한 요소들을 배제하고 사면-제방 동적 응답에 대한 펀더멘탈하며 과학적인 분석을 기반으로 도출하였음. 본 연구목표의 달성을 위해서 3차년도 동안 4개의 모듈로 구분하여 연구를 수행하였음. 1) 모듈 1: DB 구축 모듈 1에서는 사면 및 제방 단면, 비선형 동적 곡선, 과잉간극수압 측정 결과, 입력지진파에 대한 포괄적인 자료를 수집ㆍ데이터베이스화 하였음. 2) 모듈 2: 해석 툴 개발 및 구축 모듈 2에서는 사면 및 제방의 동적거동을 모사하며 붕괴 메카니즘을 연구하기 위한 수치적 툴을 개발 및 구축하였음. 해석 툴은 이원화해서 구축·개발되었으며 이는 a) 가장 진보된 비선형 소성 모형을 적용한 2D State-of-the-art 해석 툴과 b) 1D 비선형 지반응답해석 프로그램에 과잉간극수압 모델과 Sliding Block 모델을 연계하여 사면변위를 예측하는 실무친화적 해석 툴임. 2D 해석 툴은 전응력-유효응력이 모두 가능하며 Chopra(1966)의 등가가속도 개념을 적용하여 파괴면에서의 비선형적 거동으로부터 계산된 전단 및 수직응력으로부터 파괴토체의 등가가속도를 계산하였음. 계사된 등가가속도로부터 사면 및 제방의 증폭특성과 영구변위를 계산하였음. 유효응력해석 툴로부터는 액상화 발생여부를 평가하였으며 기존에 사용된 간편법과 상세예측법의 적용 가능성을 평가함. 3) 모듈 3: 동적 시뮬레이션 및 매개변수 연구 모듈 3에서는 모듈 1에서 구축된 DB에 대하여 모듈 2에서 개발된 해석 툴을 이용하여 포괄적인 동적 시뮬레이션을 수행하여 매개변수의 영향을 평가하였으며 궁극적으로 사면ㆍ제방 붕괴 메카니즘를 정밀하게 분석하였음. 해석결과는 모듈 4에서 새로운 내진설계 방법을 제안하는데 활용하였다. 4) 모델 4: 내진설계 프로세스 업그레이드 모듈 3에서의 결과를 기반으로 액상화 평가방법을 모색하였으며, 유사정적해석의 지진계수 산정 및 제방붕괴의 변위 기준을 검토하는 등 사면ㆍ제방의 진보된 내진설계 과정을 제안하였음. 등가가속도로 유사정적 지진계수를 산정한 결과, 사면고에 따라서 결과가 영향을 받는 것으로 나타났으며 2/3 ~ 1/2의 범위를 보이는 것으로 나타남. 나아가 허용변위기준으로부터 허용 유사정적 지진계수를 산정하는 방법을 새롭게 제시하였음. 이는 추후 성능기반설계에 사용될 수 있는 유용한 경험식이라고 판단됨. 개발된 수치해석 모듈과 평가기법은 합리적인 제방 내진설계 기반을 제공함으로써 지진재난으로 인한 경제적 및 인명 피해를 최소화할 것으로 기대되며 성능기반설계를 위한 기반이 될 것으로 기대됨. |
