RC 축소모형의 유사동적실험을 위한 Equivalent Multi-Phase Similitude Law

Abstract

실험장비의 용량 제약, 경제적인 이유 등으로 지진하중에 대한 구조물의 동적 거동을 연구할 경우, 보편적으로 축소모형이 많이 적용되고 있다. 그러나 구조물의 지진응답은 비탄성 거동을 나타내기 때문에 거동예측이 복잡함에도 불구하고, 축소모형의 지진실험 결과로부터 원형구조물의 지진응답을 유추하기 위한 상사법칙의 연구는 미비한 실정이다. RC구조물의 축소모형 제작 시 상사율이 커지면 상대적으로 부가질량이 증가하며, 또한 굵은 골재 크기의 영향으로 원형구조물과 축소모형의 제작에 동일한 재료를 사용하지 않는 것이 바람직하다. 따라서 동일한 재료를 사용하지 않을 경우, 상사법칙은 기하학적인 상사율과 재료적인 등가탄성계수비에 의존하게 된다. 본 연구에서는 원형구조물과 축소모형에 각각 적용되는 normal-concrete와 micro-concrete의 재료 비선형성을 파악하기 위해 압축강도시험을 수행하여, 재료의 거동구간을 등가의 다단계로 나누어 등가탄성계수비를 적용시킴으로써 지진손상의 정도를 고려할 수 있는 Equivalent multi-phase similitude law를 유도하였다. 이러한 상사법칙을 적용한 유사동적실험 알고리즘을 구축하여 수치해석적인 검증을 수행하여 유사동적실험의 적용성을 확인하였다. Small-scale models have been frequently used for experimental evaluation of seismic performance because of limited testing facilities and economic reasons. However, there are not enough studies on similitude law for analogizing prototype structures accurately with small-scale models, although conventional similitude law based on geometry is not well consistent in the inelastic seismic behavior. When fabricating prototype and small-scale model of reinforced concrete structures by using the same material. added mass is demanded from a volumetric change and scale factor could be limited due to size of aggregate. Therefore, it is desirable that different material is used for small-scale models. Thus, a modified similitude law could be derived depending on geometric scale factor and equivalent modulus ratio. In this study, compressive strength tests are conducted to analyze equivalent modulus ratio of micro-concrete to normal-concrete. Equivalent modulus ratios are divided into multi phases, which are based on ultimate strain level. Therefore, an algorithm adaptable to the pseudodynamic test. considering equivalent multi-phase similitude law based on seismic damage levels, is developed. In addition, prior to the experiment. it is verified numerically if the algorithm is applicable to the pseudodynamic test.