댐과 수압철관의 내진성능기법 적용성 및 취약도 분석 (Applicability and Vulnerability Analysis of Seismic Performance for Dams and Hydraulic Pipes)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 5호 / 396 ~ 406페이지
· 저자명 : 허소현, 최동영, 팍 멩하이, 권민호

초록

최근 들어 국내 지진 발생 횟수와 규모가 커짐에 따라 행정안전부는 내진성능평가 기준을 상향하였으나 수력플랜트 시설물의 주요 구성 요소 중 하나인 수압철관에 대한 내진성능 평가는 제외되어 있는 실정이다. 이에 본 논문은국내 내진성능평가 기준 및 CAV 평가지표를 통해 지진 시 수압철관과 댐의 거동 특성과 지진취약도를 도출하여 취약부위를 분석하였다. 국내 개정 전 지진가속도계수 0.154 g와 개정 후 0.22 g를 적용한 결과 콘크리트 댐제체의 경우 개정전후 평균 약 7% 차이를 보였으며 수압철관은 발생 최대응력이 항복응력의 35%에 해당하는 매우 작은 결과를 보였다.
이에 내진성능 기준 개정은 수압철관과 댐체의 응력변화에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 보인다. 내진성능평가 기법중 CAV 평가지표를 도입하여 적용성을 분석한 결과 PGA 증가에 따른 CAV 증가가 전체 지진가속도 중 30%만이 비례관계를 보였다. 이는 지진가속도의 지진지속시간과 지반조건에 따라 다른 매개변수가 고려되지 못하였기 때문으로 판단된다. 수압철관의 지진취약도를 도출한 결과 수압철관의 경우 지진가속도계수 0.4 g에서 10%의 파괴확률을 시작으로0.5 g에서 60%의 급격한 파괴확률 증가와 0.4 g 이후부터 입수구에서 출수구로 취약부위가 이동하는 것을 확인하였다.
댐제체 부위별 취약도 도출 결과 수압철관을 감싸는 콘크리트 부위가 가장 높은 압축 파괴 확률을 보였다. 이에 0.6 g 이후의 지진가속도계수 상황에서는 수압철관 출수구 부근의 급격한 파괴와 콘크리트 댐체의 인장파괴를 주의해야 한다.

영어초록

The standard for seismic performance evaluation of structures has become stricter in South Korea. However, hydraulic steel pipes are excluded from the new standard. Therefore, the behavior characteristics and earthquake safety of hydraulic steel pipes and dams were analyzed using the domestic seismic performance evaluation standard and the CAV evaluation index. As a result, a concrete dam body showed an average difference of about 7% before and after revision. A hydraulic steel pipe showed relatively low maximum stress. When analyzing applicability, only 30% of the total seismic acceleration showed a proportional relationship with the increase in CAV due to the increase of PGA.
This was mainly due to other parameters that were not considered, such as the earthquake duration and ground conditions of the earthquake acceleration. When deriving the seismic fragility of hydraulic steel pipes, the probability of failure increased rapidly from 10% to 60% when seismic acceleration coefficients of 0.4 g and 0.5 g were applied, respectively. The concrete around a pipe shows the highest probability of compression failure. Therefore, sudden failure near the outlet of a hydraulic steel pipe and tensile failure of a concrete dam body should be highly focused on when the coefficient is greater than 0.6 g.

참고자료

· 없음