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동적 실험에 의한 앵커기초의 내진성능 평가

동적 실험에 의한 앵커기초의 내진성능 평가. 2010. 9. 2. 2010 KEPIC-Week Structural Session 김민규 , 최인길. 목차. 개요 실험개요 시험체 제작 실험방법 실험결과 앵커파괴하중 산정 결론. 개요. 미국의 SQUG(Seismic Qualification Utility Group) 에서 1971 년 발생한 San Fernando 지진 이후 설비 정착부를 주요 취약부위로 확인 .

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동적 실험에 의한 앵커기초의 내진성능 평가

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Presentation Transcript

  1. 동적 실험에 의한 앵커기초의 내진성능 평가 2010. 9. 2. 2010 KEPIC-Week Structural Session 김민규, 최인길

  2. 목차 개요 실험개요 시험체 제작 실험방법 실험결과 앵커파괴하중 산정 결론

  3. 개요 미국의 SQUG(Seismic Qualification Utility Group)에서 1971년 발생한 San Fernando 지진 이후 설비 정착부를 주요 취약부위로 확인. 국내에서는 미국의 표준심사지침을 토대로 하여 1999년 10월 “경수로형 원자력발전소 안전심사지침서”에서 균열이 발생되는 위치에 설치된 앵커에 대한 앵커강도 감소효과를 합리적으로 고려할 수 있는 요건을 제시하지 못하므로 만족스럽지 못하다는 입장을 취함. 앵커의 콘크리트 균열에 대한 정적실험, 기계진동에 대한 여러 수치해석적, 실험적 논문들이 발표되고는 있으나 지진하중과 같은 동적하중에 대한 실험을 통한 연구는 부족함.

  4. 개요 Distribution Comparison of SPC Degradation Occurrences over Aging Mechanism *structures and passive components (SPCs)

  5. 개요 • 실험목적 • 콘크리트 기초가 열화 손상된 원전설비의 내진 성능 평가 • 콘크리트 기초 균열의 형태가 설비의 내진성능에 미치는 영향 평가 • 추후 보강진행에 대한 기초자료 제공 • 실험내용 • 주파수응답함수(FRF)측정 • Impact Hammer 가진을 통한 시험 단계별 주파수 응답함수 측정 • Mode 분석을 통한 실험 모델의 검증 • 진동대 실험 • 원자력 발전소 설계기준에 준한 인공지진파 입력 • 앵커부 파괴시 가속도 응답을 통한 파괴하중 산정

  6. 실험체 제작 무균열 시편 관통균열 시편 측면균열 시편

  7. 실험체 제작 • 콘크리트 공시체 압축강조 (28일) • 설계강도 280kg/cm2

  8. 실험체제작 콘크리트 기초와 진동대의 조립 토크렌치를 이용한 상부구조물 조립

  9. 실험체제작

  10. Work Station Impact Hammer Front End 실험방법 - 주파수 응답함수(FRF) 1차모드

  11. 실험방법 - 진동대 실험 파괴시점 P1 P2 P3 파괴시 P1 지점의 가속도 P4 인공지진파: USNRC Reg. Guide 1.60 Design Spectrum

  12. 11Hz 13.63Hz 11.5Hz 10Hz 8.25Hz 8.75Hz 실험 결과(주파수 응답함수) 무균열 관통균열 측면균열

  13. 실험 결과(진동대실험)

  14. 실험 결과(진동대실험) • 무균열 실험체 점증시험(7/4) 최대가속도시험(7/4) P4 진동대 Input 가속도(g) Input 가속도(g) 앵커강재 파과시점 앵커강재 파과시점 P1 질량중심 P1 지점의 가속도 P1 지점의 가속도

  15. 실험 결과(진동대실험) • 관통균열 실험체 점증시험(7/4) 최대가속도시험(7/4) P4 진동대 Input 가속도(g) Input 가속도(g) 앵커강재 파과시점 앵커강재 파과시점 P1 질량중심 P1 지점의 가속도 P1 지점의 가속도

  16. 실험 결과(진동대실험) • 측면균열 실험체 점증시험(4/4) 최대가속도시험(4/4) P4 진동대 Input 가속도(g) Input 가속도(g) 콘크리트 콘파괴시점 콘크리트 콘파괴시점 P1 질량중심

  17. 실험 결과 요약

  18. 실험 결과 • 앵커강재 파괴(무균열, 관통균열)

  19. 실험 결과 • 콘크리트 콘파괴(측면균열)

  20. 유한요소 해석 • 해석모델 및 모드 형상 해석모델 1차 수평모드 2차 수평모드 • 해석에 적용한 정착부 동특성

  21. 유한요소 해석 • 주파수응답함수 • 시간이력해석 무균열 관통균열 측면균열

  22. 유한요소 해석

  23. : 단일 앵커에 의한 콘크리트 파괴면의 투영면적 : 측면균열에 의한 콘크리트 파괴면의 투영면적 : 가장자리 영향에 의한 수정계수(1.5hef 이상) : 균열 유무에 따른 인장강도에 의한 수정계수 (무균열, 선설치 앵커) : 비균열 콘크리트에 사용하기 위한 인장강도에 대한 수정계수 (선설치앵커) : 단일앵커의 기본 콘크리트 파괴강도 앵커파괴하중 산정 (콘크리트 설계기준 2007) • 무균열 콘크리트 예상파괴강도 • 측면균열 콘크리트 예상파괴강도

  24. 앵커파괴하중 산정 (콘크리트 설계기준 2007)

  25. 앵커의 파괴하중 비교 • 실험과 설계강도의 비교 • 콘크리트 파괴하중의 예측

  26. 결론 진동대 실험시 구조물 정착부의 동적 거동 특성이 변화됨. 무균열, 관통균열 시편은 콘크리트파괴 이전에 앵커강재의 파괴가 먼저 발생하였으며, 측면균열의 경우에는 콘크리트 콘파괴가 발생함. 관통균열의 경우 균열로 인한 앵커의 성능저하는 크지 않음. 실험의 콘크리트 파괴하중은 설계치 보다 약 1.475배 크게 나왔으며, 이는 설계에서 콘크리트의 내부균열을 고려하여 보수적으로 평가하였기 때문인 것으로 판단됨. 측면균열의 경우 콘크리트 기초에서 파괴가 발생하였으며, 약 30%의 내진성능 저하가 나타남.

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