조적식 철도터널의 내진성능평가에 관한 연구

Seismic evaluation of masonry railroad tunnels

국내 조적식 철도터널의 라이닝은 적벽돌이나 화강암의 석재블럭 또는 석축으로 구성되어 있다. 조적식라이닝은 지진하중에 대한 고려가 없이 시공이 되어 있어 지진시 거동에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 철도터널내 조적식 라이닝에 대한 물성평가 및 내진 해석기법을 개발하여 내진성능을 평가할 수 있도록 하였다. 적벽돌 조적식 라이닝은 배열이 지반조건에 따라 3~5층으로 구성 되어 있으며 벽돌과 벽돌은 모르터로 부착이 되어 있다. 본 연구에서는 조적식 라이닝의 거동분석 및 내진성능 평가를 위해 적벽돌, 횡줄눈, 종줄눈과 배면줄 눈을 각각 고려한 모형을 개발하였다. 내진해석은 구조물의 고유주기 뿐만 아니라, 지반과의 상호 작용을 고려한 전체계의 주기 등을 고려하는 응답스펙트럼해석을 실시하였다. 또한 라이닝과 지반조건변화에 따른 거동을 분석하고, 보강공법에 따른 거동을 분석하여 합리적인 보강공법을 유도하였다.

Domestic masonry railroad tunnel lining consists of red bricks or granite stone blocks and mortar. It is necessary to evaluate the behaviour of the masonry tunnel lining during an earthquake because the lining was constructed without the consideration of seismic loads. In this study, a methodology to evaluate the seismic resistant capacity of masonry tunnel linings was proposed, i.e. material property evaluation and seismic analysis technique. The red brick masonry tunnel lining is arrayed with multi-layers composed of 3 to 5 bricks depending on ground conditions and each brick is attached with mortar. Equivalent property concept was adopted to consider the stiffness difference among the red brick material itself and joints between bricks. Response spectrum analysis was performed by considering ground-structure interactions. A parametric study was performed to figure out the effect of relative stiffness between the lining and rock mass on the seismic behavior. A resonable countermeasure to minimize the earthquake-induced damage was also proposed.