• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권2호
• /
• pp.24-33
• /
• 2017

국내 도시철도 지하역사는 주로 개착식 공법으로 건설되었으며, 1970~80년대에 건설된 지하역사는 내진설계가 반영되지 않았다. 한반도 뿐 만 아니라, 전 세계적으로 지진 발생빈도는 증가하고 있는 추세이며, 내진설계가 적용되지 않은 기존 지하역사에 지진이 발생될 경우 막대한 인명 및 재산피해가 우려된다. 본 연구에서는 내진보강이 된 지하역사의 지반-구조물 상호작용과 보강효과를 검토하기 위해, Kobe 지진파 및 Northridge 지진파를 1/60축소모형에 적용하여 원심모형실험을 수행하였다. 내진보강은 주 부재인 기둥, 측벽, 슬래브의 강성을 증가시켜 내진보강 전후를 비교 검토하였다. 현장 조건에 따른 모형 지반을 모사하기 위해 공진주시험을 통해 실제 깊이 및 밀도에 따른 전단파 속도의 변화를 모사하였다. 지반과 구조물은 비교적으로 유사한 거동을 하였으며, 지표면으로 가까워질수록 상대변위가 증가하였다. 또한, 내진 보강전후의 지하역사 구조물의 슬래브에 비해 기둥과 측벽에서 상대변위와 모멘트 구조 거동을 통해 내진 보강 효과를 확인할 수 있었으며, 단주기인 Northridge지진파에 비해 Kobe지진파에서 구조물의 변형이 크게 발생하는 것을 통해 지진파는 주요 설계인자임을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.119-128
• /
• 2016

성능기반 설계에서 구조물의 안정성은 손상 상태와 이를 수치화한 손상 지수에 의해 평가한다. 지상 구조물에 대해서는 이들이 비교적 명확하게 정의되어 있으나 지중 구조물에 대한 연구 수행 사례는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 국내 지하철 시스템에 널리 사용되는 박스형 개착식 터널에 작용하는 지진하중에 의한 손상 상태와 손상 지수를 일련의 비탄성 프레임 해석을 통하여 규명하였다. 터널의 3 단계 손상 상태는 구조물에 발생한 소성 힌지의 수에 의해 정의하였다. 손상 지수는 터널 구조 부재의 탄성 모멘트와 항복 모멘트의 비로 정의하여 탄성 해석만으로도 비탄성 거동과 파괴 메커니즘의 모사가 가능하도록 하였다. 또한 손상 지수를 자유장 전단 변형률의 함수로도 제시하였다. 전단 변형률은 1 차원 지반응답해석으로 쉽게 계산할 수 있으므로 이를 이용하여 간편하게 박스형 터널의 초기 내진 안정성 평가가 가능할 것으로 판단된다. 보다 일반적이고 보편적인 적용성 확보를 위해서는 추후 포괄적인 해석을 수행하여 다양한 형태의 터널과 지반에서의 전단 변형률 분포와 불확실성에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다. 본 연구에서 제시된 터널 내진설계를 위한 손상 상태, 손상 지수, 그리고 전단파 속도 및 전단변형률 간의 상호관계 플래트폼은 새로운 아이디어를 담고 있으며 추후 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2016

이 연구의 목적은 개착식 전력구 콘크리트에 발생하는 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하고, 그 제어방법을 제시하는데 있다. 건조수축균열은 콘크리트 내부의 수분확산계수의 영향을 크게 받으며, 수분확산계수는 콘크리트 내부에서의 수분이동속도를 결정하는 주요인자이다. 수분확산계수와 더불어 콘크리트 표면의 표면계수와 외부의 상대습도는 콘크리트 내부에서 외부로의 수분이동에 영향을 미친다. 따라서 이 연구에서는 전력구 박스형 콘크리트 구조물의 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하기 위하여 세 가지 주요영향인자를 고려한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 수분확산계수와 표면계수가 증가할수록 상부슬래브의 부등건조수축에 의한 균열발생시점이 빨라지며, 세 가지 요인 중에 콘크리트의 부등건조수축에 의한 균열발생 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외기습도인 것으로 나타났다. 이 연구결과를 분석한 결과, 개착식 전력구 시공시에 콘크리트 타설 후 표면보습이나 살수양생과 같이 외기습도를 증가시키는 것이 부등건조수축에 의한 균열제어에 가장 효과적인 것으로 판단되며, 콘크리트 재료적 측면의 균열저감방법으로 수분확산계수와 표면계수를 결정하는 콘크리트의 배합이나 재료특성을 적절히 선정함으로써 균열의 진전속도나 발생시점을 제어할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권11호
• /
• pp.93-105
• /
• 2018

지반 굴착에 따른 주변 지반의 침하 문제를 예측하고 평가하기 위해서는 지반침하 위험인자의 정확한 조사와 해석이 필요하다. 지반침하 위험인자를 조사하기 위한 비파괴조사방법에는 여러 가지 물리탐사방법이 있다. 하지만 이러한 물리탐사 방법에는 지하매질 특성에 영향을 미치는 요인들이 있으며, 실제 지반의 토질은 물리탐사에 영향을 주는 복잡한 요소들이 내포하고 있다. 따라서 흙의 공학적 성질에 대한 이해를 바탕으로 한 물리탐사 방법에 미치는 영향을 분석하는 접근이 필요하다. 이 연구에서는 실제 복합지반에서 다양하고 복잡한 요소들을 고려할 수 있도록 Test Bed를 구축하고, 수치해석을 통해 지반거동을 분석하였다. 또한, 지표투과레이더(GPR) 탐사를 통해 지반침하 위험인자 조사를 위한 한계성을 분석하였다. 그 결과, 개착식 굴착공사에 있어서 지반침하는 여러 가지 요인에 따라 발생 할 수 있으며, 특히 연약지반 조건일 경우에는 지하수위 흐름 변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 GPR의 중심주파수 250MHz인 경우, 전기전도도가 높은 점토 지반에서는 전자기파의 감쇠가 심하게 일어나서 땅속 깊은 곳(지표아래 4m)까지의 투과를 어렵게 만들며, 지하수위 아래에서는 지하수면을 전자기파가 통과함에 따라, 전자기파의 감쇠가 심하게 일어나는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.41-53
• /
• 2022

본 연구에서는 도시철도에 인접하여 암반굴착공사를 실시할 때 발생하는 지반진동이 도시철도 구조물에 미치는 영향을 수치 해석을 통하여 검증하였다. 암반굴착공사는 발파공사와 굴착기계공사의 두 경우에 대하여 실시하였다. 발파공사는 굴착부지가 넓은 경우에 정밀진동제어방법과 소규모진동제어방법에 대한 해석을 실시하고 실무에서 기준처럼 사용하고 있는 발파진동 영향권을 검증하였다. 이 발파진동 영향권에서 제시하는 발파 이격거리는 범위가 매우 커서 범위 값 중 최소치에 발파점이 위치할 때 진동한계치를 넘어갈 수 있다. 굴착기계공사는 천공공사를 위한 어스오거와 착암공사를 위한 브레이커에 의한 지반진동이 도시철도 구조물에 미치는 영향을 검증하였다. 시험시공을 통하여 어스오거와 브레이커의 지반진동을 측정하고 보정을 거쳐서 수치해석을 위한 입력하중을 산출하였다. 수치해석은 터널구조, 개착식 박스구조, 고가교량구조에 대하여 실시하였다. 터널구조의 해석에서 결과는 어스오거는 현장 추정치와 비슷하나 브레이커에서는 현장에서 얻어지는 추정치보다 작다. 발파공 사이의 충전매질을 통한 충격파 전파 효과를 수치적으로 시뮬레이션하고 검증하였다. 개착식 박스구조에서는 굴착공과 박스사이의 매립토가 지반진동을 증폭시키는 형상이 발생하며 진동파가 박스구조물에 도달하면 일정한 값으로 수렴한다. 고가교량의 경우에는 진동하중이 상대적으로 작은 어스오거 지반진동은 파일기초에 도달하면서 작아지는데, 상대적으로 크고 주기적인 브레이커 지반진동은 교량 상부구조에 추가적인 지반 진동하중으로 작용함을 볼 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.173-180
• /
• 2001

지진동으로 인한 개착식터널의 동적 거동특성을 파악하기 위해 Prototype터널 폭이 약 14.2m, 높이가 약 8.5m를 1/40sca1e로 축소제작한 모형체의 진동대 실험을 수행하였으며 본 실험에서는 터널의 토피고 및 원지반의 경사각에 따른 영향을 분석하였으며 이를 동적수치해석결과와 비교 분석하였다. 진동대 실험결과 터널의 토피고가 증가할수록 터널에 발생되는 응력 및 가속도는 감소하는 것으로 나타났으며 이는 터널의 설치심도가 증가할수록 주변지반의 구속효과가 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 원지반의 경사가 완만할수록 터널에 발생되는 응답치는 증가하는 경향을 보이고 있는데 이는 지진동으로 인한 주변지반의 구속효과가 원지반의 영향 보다는 되메움토사의 영향을 지배적으로 받기 때문인 것으로 판단된다. 또한 진동대실험결과 및 상시조건의 구조해석결과와 비교하면 터널의 토피고가 터널직경의 1배(1D)이상 확보되는 조건일 경우, 지진동이 터널에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제6권4호
• /
• pp.345-356
• /
• 2004

지하구조물을 축조하는 공법으로 기존에 가장 많이 사용해 온 것이 개착식 공법이나, 지상교통 흐름을 방해하고 공사소음 및 주변 지반의 침하로 인한 민원 발생 등 많은 문제점을 야기해 왔다. 많은 경우에 있어 지중에 매설된 상수도관 하수도관 도시가스관 고압 전력구 통신 케이블 등 지중 매설물의 위치가 정확하게 파악되지 않아서 안전한 시공에 어려움이 크고, 개착공사 시 지하지장물의 이설로 인한 공지지연 및 추가공사비가 소요될 것으로 판단되다. 따라서 본 논문에서는 기존 지하구조물 축조공법을 개선하여 슬래브강관과 PC벽체 트렌치를 이용한 터널축조공법 (T.R.c.M.)을 서울지하철 현장에 적용한 시공사례를 소개하고자 한다. 연구결과, T.R.c.M.공법은 진동과 소음을 최소화하여 주변환경과 교통의 흐름에 전혀 지장을 주지 않고 안정적으로 터널을 축조할 수 있는 공법임을 알 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.456-461
• /
• 2011

Recently the design specification has been advanced with preventing earthquake disaster in Korea because of increasing occurrence of large size earthquake. A composite plate with ductile fiber is proposed, which can enhance the performance of built tunnel in both strength and ductility. This study is to focus to verify the effect of strengthening of existing tunnels which is built without earthquake type load scenario, so that it can provide the safety of existing urban subway system against earthquakes.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.47-53
• /
• 2017

지반 굴착에 따른 주변 지반의 함몰 문제를 예측하고 평가하기 위해서는 지반함몰 위험인자의 정확한 탐사가 필요하다. 이 연구에서는 지반굴착현장 주변의 거동 분석을 통하여 지반이완영역 분포를 분석하고 여러 가지 조건에서 GPR 탐사를 시뮬레이션 한 결과, 함수율에 따라 다소 차이는 있으나 불포화 지반에서는 지층의 분포 및 이완영역 분포를 확인할 수 있었으며, 포화 지반에서는 GPR 탐사의 어려움이 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
• /
• pp.1585-1592
• /
• 2008

산업사회의 발전에 따라 사회 기반시설분야도 복잡다양해지고 특히 도시기능이 활발해지면서 지금의 도심지에는 지하철, 상수도, 하수도, 전력구, 통신구, 지하보차도, 지하상가, 지하주차장 등 여러 가지 용도의 지하공간이 요구되고 있으며, 이러한 지하 구조물을 축조하는데 있어 도로상에 차량 증가로 인한 교통 혼잡이나, 지하매설물의 장애로 인하여 기존의 개착식 공법으로 시행하지 못하고 지하터널공사로 시행하는 경우가 빈번하다. 기존 국내 외 터널공법 관련문헌과 현재 사용되는 터널공법의 실제 시공에 관한 정보를 수집하여 장 단점, 시공시 주의사항, 적용조건등의 조사내용을 바탕으로 RPS 공법을 고안하였다. 소규모 지하구조물을 구축하기 위한 RPS 공법은 출발갱내에서 상부에 파이프 루프를 시공한 후 광폭 유압 패널이 장착된 철제 선도관을 추진시켜 선도관을 원압잭에 의하여 압입한 후 P.C. 콘크리트 구조물을 거치하고 원압으로 압입 추진토록 하였다. 또한, 대규모 지하구조물 축조시에는 구조물 예정상단부에 지반조건에 따라 파이프 루프공법 또는 소구경 Semi-Shield 공법을 이용하여 루프를 시공함으로써 상부의 침하를 방지하고, 측벽은 광폭유압 패널을 이용하여 여굴의 최소화 및 곡선부 시공을 용이하게 하였다.