자연재해(강풍, 지진)에 의한 송전철탑 구조물의 취약안전도 평가
Fragility evaluation of transmission tower structure subjected to wind and seismic disasters
초록/요약
송전철탑은 시설물의 구조 및 강풍에 의한 피해특성을 고려하여 국내 설계기준에서는 설계하중으로 풍하중에 의한 설계를 제안하고 있으며 송전철탑은 규모에 비해 질량이 작은 구조특성으로 인하여 일반적으로 설계 시 지진하중은 고려되고 있지 않다. 하지만 국제사회의 대규모 지진발생에 따른 가섭선 및 송전철탑의 손상으로 인한 대규모 정전사태가 꾸준히 보고되고 있으며, 국내에서도 2010년 이후 수차례의 대규모 지진영향으로 인한 송전선로가 손상되어 전력공급 중단사례가 보고됨에 따라 송변전설비의 내진성능 평가 및 안전성검토의 필요성이 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 강풍 및 지진발생시 송전철탑 구조물에 발생 가능한 피해 손상률을 예측하고자 유한요소 해석을 통한 강풍 및 지진취약도 평가 연구를 수행하였다. 본 연구를 통하여 도출된 최종 결과들은 다음과 같다. 1. 국내 송전철탑 구조물의 바람재해취약도 분석 시 변수적용에 대한 명확한 기준이 제시되지 않아 국외에서 제시된 ASCE7-10기준을 토대로 대상구조물에 적용 가능한 변수들을 고려하여 분석하였다. 각각의 인자적용에 따른 취약도 파괴확률 분석 시 그 값의 차이가 평균 7m/s로 나타났다. 이는 국내 철탑시설물의 취약도 평가에 있어 요구성능 산정 시 트러스 타워 구조물 인자를 고려하는 것이 향후 피해예측 및 유지관리의 안전적 측면에서 보다 더 효율적일 것으로 판단된다. 2. 바람재해 취약도 평가 결과 보조부재 중 첫 번째 인장항복이 발생될 확률의 발생시점은 순간최대풍속 40m/s로 나타났으며, 주부재의 경우 순간최대풍속 50m/s에서 철탑 내 최소 하나의 부재에서 인장항복에 의한 손상이 발생될 확률이 증가하기 시작하였다. 이는 송전철탑의 구조적 특성을 고려할 때 주부재의 손상이 시작되는 시점, 즉 50m/s에서 강풍에 의한 대상시설물의 초기손상이 시작될 수 있다고 판단할 수 있다. 3. 최근 지진이 발생한 대구, 경북지역을 토대로 지진취약도 연구를 수행하였다. 그 결과, 주부재의 경우 설계기준을 초과하는 지진하중 0.5g 발생 시 최소 하나의 부재 이상에서 손상발생확률이 최초로 발생하였으며 이때의 손상발생확률은 5%로 평가되었다. 보조부재의 경우, 주부재의 연결역할과 주변부재에서 전달되는 진동특성을 고려할 때 설계강도를 초과하는 0.3g의 지진하중 발생 시 최초 하나의 부재에서 손상발생확률이 최초로 발생하였으며 이때의 손상발생확률은 10%로 평가되었다.
more목차
국문요약 i
영문요약 iii
차 례 vi
표 차 례 viii
그림차례 ix
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 국내외 연구동향 5
제 2 장 송전철탑 구조물의 설계기준 및 해석모델링 10
2.1 송전철탑 내풍설계기준 10
2.2 대상 구조물 선정 15
2.3 대상 송전철탑의 모델링 17
제 3 장 취약도 평가의 개요 19
3.1 바람재해 취약도 평가 19
3.2 지진재해 취약도 평가 24
제 4 장 바람재해 취약도 평가 34
4.1 대상구조물의 한계상태 정의 34
4.2 송전철탑의 바람재해 저항성능 산정 38
4.3 바람재해 취약도함수 분석 42
4.4 취약도함수 결과 분석 48
제 5 장 지진재해 취약도 평가 52
5.1 지진 취약도 곡선 도출을 위한 지진파 선정 52
5.2 지진재해 취약도함수 분석 58
제 6 장 결 론 60
참고문헌 63
감사의 글 63
