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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 뒤채움이 없는 독립된 파형강판터널라이닝에 통과차량으로 인한 동적거동을 분석하고자 한다. 또한 다양한 풍하중, 차량통과상태, 경계조건 등의 매개변수의 변화에 따른 파형강판터널라이닝의 거동 변화를 파악하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 뒤채움이 없는 독립된 파형강판터널라이닝에 통과차량으로 인한 동적거동을 분석하고자 한다. 또한 다양한 풍하중, 차량통과상태, 경계조건 등의 매개변수의 변화에 따른 파형강판터널라이닝의 거동 변화를 파악하고자 한다.
- 본 연구는 다양한 차량 통행상태에 따른 풍하중이 파형강판 터널라이닝에 미치는 동적거동을 분석하였다. 다음은 그 연구 결과로부터 얻은 결론이다.
- 본 연구에서는 터널 내 통과차량에 의하여 발생하는 풍하중으로 인한 터널라이닝의 동적거동에 대하여 분석하였다. 차량으로 인한 풍하중은 목표지점을 지나가는 차량에 대하여 압력과 팽창을 나타내는 시간함수를 이용하여 모형화 하였으며, 파형강판으로 이루어진 터널라이닝은 3차원 쉘 요소를 사용하였다.
- 본 절에서는 차량 여러 대가 터널을 연속으로 통과할 때 생기는 풍하중으로 인한 터널의 거동을 분석하였다. 분석에 앞서 터널 고유주기를 이용하여 터널의 진동주기를 산출하고, 그림 20과 같이 차량과 차량사이의 간격을 계산하여 연속주행 차량의 출발시간을 산출하여 적용하였다.
- 본 절에서는 터널 내에서 차량이 서로 교차할 때 생기는 풍하중과 단독주행 시 생기는 풍하중을 비교 분석하였다. 교차지점은 단독주행 시 평가지점과 같은 13m, 23m, 34m지점으로 하였으며, 하중조건은 차량속도 60~120km/h, 맞바람 풍속은 가장 불리한 풍속인 15m/s로 설정 하였다.
가설 설정
- 터널라이닝의 동적거동은 통과차량에 의해 발생되는 풍하중을 단독주행, 연속주행 그리고 교차주행에 따라 변화시켜 실제 터널에 작용하는 풍하중을 고려할 수 있도록 하였다. 풍하중은 그림 6과 같이 원의 접선에 수직방향으로 작용한다고 가정하여 각각 수직, 수평분력으로 나누어 적용하였다.
- 하지만 그림 7과 같이 입구부에서의 변위가 터널 내부에 비해 상대적으로 크며, 실제 터널 시공 시 입구부의 보강 상태를 가정하여 본 연구에서는 입·출구부의 경계조건을 고정단과 자유단으로 비교 분석하였다.
제안 방법
- 본 절에서는 터널 내에서 차량이 서로 교차할 때 생기는 풍하중과 단독주행 시 생기는 풍하중을 비교 분석하였다. 교차지점은 단독주행 시 평가지점과 같은 13m, 23m, 34m지점으로 하였으며, 하중조건은 차량속도 60~120km/h, 맞바람 풍속은 가장 불리한 풍속인 15m/s로 설정 하였다. 입구부 경계조건에 따른 교차주행 비교분석도 병행하여 진행하였다.
- 평가지점은 최대변위 지점인 단면 상부 중앙노드와 측면의 변위를 살펴보기 위해 2개의 추가 평가위치를 더하여 총 3개의 평가위치를 정하였다. 그림 13과 같이 변위를 산출하기 위한 라이닝 단면은 차량 진행방향으로 총 3개 단면과 9개 절점에서 시간이력 해석법을 이용하여 분석하였다.
- 파형강판 터널라이닝의 동적거동 분석에 앞서 정적하중에 의한 파형강판 터널라이닝의 변위 및 형상을 검토하였다. 대상 구조물에 적용시킨 하중조건은 단독주행 상태에서의 하중조건과 동일하게 적용하였으며, 풍하중은 파형강판 터널라이닝 전체에 적용하였고, 식 1에서 제시한 풍하중 계산식을 이용하여 하중크기를 계산하였다. 대상구조물에 사용한 하중조건은 표 6과 같다.
- 대상구조물의 동적거동 분석을 위해 그림 12에 나타낸 바와 같이 동일한 위치의 터널라이닝 단면에서 최대 변위위치를 분석하였다. 변위방향은 터널라이닝 단면 접선에서의 수직 방향을 기준으로 변위를 산출하였다.
- 대상구조물인 파형강판 터널라이닝은 단위모형의 파형 1개를 모형화한 후 이를 2개의 곡률을 가지는 아치 형태에 각각 배열시키고 터널 길이방향으로 적용시켜 대상구조물을 모형화 하였다. 하나의 파형강판을 4개의 평면 쉘을 이용한 모형은 구조체의 필요한 특성을 잘 표현할 수 있으며, 동시에 적절한 유한요소 모형의 크기를 가질 수 있다.
- 지금까지 여러 차량 주행상태에 대하여 파형강판 터널라이닝의 동적 거동을 분석하였다. 따라서 그림 24와 같이 다양한 차량 주행상태에 따른 최대변위를 비교하여 터널을 통과할 때 가장 불리한 차량 주행상태를 알아보았다.
- 따라서 이를 단순화하기 위하여 4개의 평면 쉘로 이루어진 모형과 20개의 평면 쉘로 이루어진 모형을 각각 10m 모형의 결과에 대한 비교분석을 한 결과 4개의 평면 쉘을 사용하여도 20개의 해석모형의 특성의 차이가 거의 없다는 것이 밝혀졌다. 따라서 본 연구에서는 4개의 평면 쉘을 사용하여 MIDAS-Civil 2009를 이용하여 파형강판 터널라이닝을 모형화 하였다.
- 차량이 단독으로 주행할 때와 연속으로 터널을 통과할 때 생기는 풍하중으로 인한 파형강판 터널라이닝의 변위를 비교 분석하였다. 또한, 입구부 경계조건에 따른 연속주행 상태에서의 영향을 알아보기 위해 두 경계조건을 두고 병행으로 해석하였다. 연속주행 차량에 대한 파형강판 터널라이닝의 동적 거동은 차량속도를 120km/h, 맞바람 풍속을 15m/s로 고정한 후 차량의 연속 통과수를 2~4대로 증가시켜 동적거동을 분석하였다.
- 맞바람 풍속이 파형강판 터널라이닝에 주는 영향을 분석하기 위하여 차량속도를 120km/h로 고정한 후 맞바람 풍속을 8m/s ～ 15m/s로 증가시켜서 변위를 측정하였다. 그 결과 맞바람 풍속이 증가할수록 터널의 변위가 증가 하였으며, 최대변위는 맞바람풍속 15m.
- 본 연구에서는 풍하중산정식 단순식을 이용하여 구했으며, 선형거동만을 분석하였다. 향후 CFD분석 및 자체프로그램의 개발 등을 통하여 보다 실질적인 거동분석을 이루고자 한다.
- 본 절에서는 차량이 터널을 단독으로 통과할 때 생기는 풍하중과 맞바람 하중으로 인한 파형강판 터널라이닝의 동적거동을 분석하였다. 표 7과 같이 단독주행 상태에서 차량 속도에 대한 터널라이닝의 변위를 다양한 위치별로 측정하였다.
- 본 절에서는 차량 여러 대가 터널을 연속으로 통과할 때 생기는 풍하중으로 인한 터널의 거동을 분석하였다. 분석에 앞서 터널 고유주기를 이용하여 터널의 진동주기를 산출하고, 그림 20과 같이 차량과 차량사이의 간격을 계산하여 연속주행 차량의 출발시간을 산출하여 적용하였다.
- 차량으로 인한 풍하중은 목표지점을 지나가는 차량에 대하여 압력과 팽창을 나타내는 시간함수를 이용하여 모형화 하였으며, 파형강판으로 이루어진 터널라이닝은 3차원 쉘 요소를 사용하였다. 쉘 요소로 모델링된 3차원 터널라이닝의 동적해석은 많은 양의 메모리와 시간이 요구되지만 파형강판의 동적특성을 반영하는 한편 최대한 단순화된 모형을 제시하여 해석에 이용하였다. 터널라이닝의 변위를 분석하기 위해 다양한 차량 주행 조건 및 맞바람 풍속이 고려되었다.
- 실제 파형강판 터널라이닝에 적용되는 하중을 최대한 유사하게 적용하기 위하여 각 통과하중에 따른 맞바람 풍속을 적용하여 시간이력 해석을 수행하였으며, 연속주행 상태에서의 차량간 간격은 터널의 고유진동주기를 분석하여 차량 속도에 따라 각각 적용하였다. 그 결과는 표 4와 같이 정리하였다.
- 연속주행 상태에서의 경계조건 변화에 따른 파형강판 터널라이닝의 변위를 측정하기 위해 단독주행과 같이 평가지점에 대한 변위를 측정하여 비교하였다. 그 결과 표 12와 같이 고정단 입구부에서의 13m지점 변위는 12.
- 또한, 입구부 경계조건에 따른 연속주행 상태에서의 영향을 알아보기 위해 두 경계조건을 두고 병행으로 해석하였다. 연속주행 차량에 대한 파형강판 터널라이닝의 동적 거동은 차량속도를 120km/h, 맞바람 풍속을 15m/s로 고정한 후 차량의 연속 통과수를 2~4대로 증가시켜 동적거동을 분석하였다. 차량 간의 간격은 선행연구결과 파형강판 터널라이닝의 고유진동주기를 고려하여 표 10과 같이 적용하였다.
- 입·출구부의 경계조건에 따라 교차지점에 대한 거동을 알아보기 위하여 속도와 맞바람 풍속을 고정시킨 후 교차지점을 각각 13m와 23m로 선정하여 그림 23과 같이 비교하였다.
- 교차지점은 단독주행 시 평가지점과 같은 13m, 23m, 34m지점으로 하였으며, 하중조건은 차량속도 60~120km/h, 맞바람 풍속은 가장 불리한 풍속인 15m/s로 설정 하였다. 입구부 경계조건에 따른 교차주행 비교분석도 병행하여 진행하였다.
- 하나의 파형강판을 4개의 평면 쉘을 이용한 모형은 구조체의 필요한 특성을 잘 표현할 수 있으며, 동시에 적절한 유한요소 모형의 크기를 가질 수 있다. 전체모형은 21,457개의 절점과 20,916개의 쉘 요소로 이루어져있으며, 허용하는 한도 내에서 최대길이(L=47m)의 터널라이닝 모형을 구현하여 동적거동을 분석하였다. 터널라이닝의 동적거동은 통과차량에 의해 발생되는 풍하중을 단독주행, 연속주행 그리고 교차주행에 따라 변화시켜 실제 터널에 작용하는 풍하중을 고려할 수 있도록 하였다.
- 지금까지 여러 차량 주행상태에 대하여 파형강판 터널라이닝의 동적 거동을 분석하였다. 따라서 그림 24와 같이 다양한 차량 주행상태에 따른 최대변위를 비교하여 터널을 통과할 때 가장 불리한 차량 주행상태를 알아보았다.
- 입․출구부 경계조건에 따른 단독주행 상태에서의 변위 차이를 알아보기 위해 자유단에서의 변위와 고정단에서의 변위를 산출하여 표 9와 같이 나타내었다. 차량속도는 최대 속도인 120km/h로 적용하였고, 평가지점은 0m, 13m, 23m, 34m, 47m지점으로 5개 단면에서 측정하였다.
- 본 연구에서는 터널 내 통과차량에 의하여 발생하는 풍하중으로 인한 터널라이닝의 동적거동에 대하여 분석하였다. 차량으로 인한 풍하중은 목표지점을 지나가는 차량에 대하여 압력과 팽창을 나타내는 시간함수를 이용하여 모형화 하였으며, 파형강판으로 이루어진 터널라이닝은 3차원 쉘 요소를 사용하였다. 쉘 요소로 모델링된 3차원 터널라이닝의 동적해석은 많은 양의 메모리와 시간이 요구되지만 파형강판의 동적특성을 반영하는 한편 최대한 단순화된 모형을 제시하여 해석에 이용하였다.
- 차량이 단독으로 주행할 때와 연속으로 터널을 통과할 때 생기는 풍하중으로 인한 파형강판 터널라이닝의 변위를 비교 분석하였다. 또한, 입구부 경계조건에 따른 연속주행 상태에서의 영향을 알아보기 위해 두 경계조건을 두고 병행으로 해석하였다.
- 전체모형은 21,457개의 절점과 20,916개의 쉘 요소로 이루어져있으며, 허용하는 한도 내에서 최대길이(L=47m)의 터널라이닝 모형을 구현하여 동적거동을 분석하였다. 터널라이닝의 동적거동은 통과차량에 의해 발생되는 풍하중을 단독주행, 연속주행 그리고 교차주행에 따라 변화시켜 실제 터널에 작용하는 풍하중을 고려할 수 있도록 하였다. 풍하중은 그림 6과 같이 원의 접선에 수직방향으로 작용한다고 가정하여 각각 수직, 수평분력으로 나누어 적용하였다.
- 본 연구에서 고려하는 대상구조물은 그림 4와 같이 2개의 곡선반경을 가지는 3개의 구간으로 나누어져 아치 형태의 단면을 가지고 있으며, 대상구조물의 길이는 본 연구에서 사용한 프로그램의 최대 허용치인 47m로 하였다. 통과차량이 일방향 경우에 편도 2차선 또는 양방향인 경우에 왕복 1차선의 교통터널을 구축할 수 있도록 하였다.
- 따라서 이를 단순화시키기 위하여 그림 1(b)와 같이 차량이 터널 내 주행하는 방향의 우측 1/3부분에 풍하중을 재하 하였으며 이는 선행연구(마호성 등, 2008)에서 가장 불리한 하중조건으로 나타난 것이다. 통행차량의 진행에 따라 변화하는 동적하중을 재하 하는 경우 주행차량의 전반부에는 압축력이 발생하고 후반부에는 흡입력이 발생됨으로 그림 2와 같이 터널라이닝의 1/3부분에 하중을 적용하여 시간에 대한 풍하중의 시간이력해석을 수행하였다.
- 통행차량의 진행에 따라 변화하는 풍하중을 적용시키기 위하여 각 쉘에 순차적으로 시간에 대한 풍하중의 함수를 적용시켰으며, 구조물 잔여진동의 형태를 파악하기 위하여 주행차량이 터널을 완전히 통과한 후에 구조물의 진동이 거의 없어질 때까지 시간이력해석을 수행하였다. 시간에 대한 풍하중 함수의 예를 그림 8에 나타내었다.
- 파형강판 터널라이닝의 동적거동 분석에 앞서 정적하중에 의한 파형강판 터널라이닝의 변위 및 형상을 검토하였다. 대상 구조물에 적용시킨 하중조건은 단독주행 상태에서의 하중조건과 동일하게 적용하였으며, 풍하중은 파형강판 터널라이닝 전체에 적용하였고, 식 1에서 제시한 풍하중 계산식을 이용하여 하중크기를 계산하였다.
- 파형강판 터널라이닝의 동적거동을 분석하기 위하여 우선적으로 모드분석을 수행하여 대상 구조물의 진동수 및 모드 형상을 분석하였다. 그 결과 입구부 경계조건이 자유단 상태의 1차 고유 진동수는 3.
- 변위방향은 터널라이닝 단면 접선에서의 수직 방향을 기준으로 변위를 산출하였다. 평가지점은 최대변위 지점인 단면 상부 중앙노드와 측면의 변위를 살펴보기 위해 2개의 추가 평가위치를 더하여 총 3개의 평가위치를 정하였다. 그림 13과 같이 변위를 산출하기 위한 라이닝 단면은 차량 진행방향으로 총 3개 단면과 9개 절점에서 시간이력 해석법을 이용하여 분석하였다.
- 본 절에서는 차량이 터널을 단독으로 통과할 때 생기는 풍하중과 맞바람 하중으로 인한 파형강판 터널라이닝의 동적거동을 분석하였다. 표 7과 같이 단독주행 상태에서 차량 속도에 대한 터널라이닝의 변위를 다양한 위치별로 측정하였다. 그 결과 최대변위는 속도 120km/h, 맞바람 풍속 15m/s에서 나타났으며, 최대변위는 12.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용되는 파형강판 구조체는 일반 구조재에 사용되는 파형강판에 비해 얇은 두께를 가지고 있다. 강판의 두께는 1mm이며 산과 산사이의 거리는 381mm이고, 굽힘 반지름은 76mm이다. 파형강판에 용융 아연도금으로 인한 두께와 강도는 매우 미세한 영향만을 미치므로 이는 고려하지 않았으며 순수하게 파형강판에 사용되는 스테인리스 400 시리즈의 두께와 강도를 고려하였다.
- 본 연구에서 고려하는 대상구조물은 그림 4와 같이 2개의 곡선반경을 가지는 3개의 구간으로 나누어져 아치 형태의 단면을 가지고 있으며, 대상구조물의 길이는 본 연구에서 사용한 프로그램의 최대 허용치인 47m로 하였다. 통과차량이 일방향 경우에 편도 2차선 또는 양방향인 경우에 왕복 1차선의 교통터널을 구축할 수 있도록 하였다.
- 0mm의 일반 강판에 강성을 높이기 위하여 파형을 적용함으로써 일반 강판에 비해 강성이 크게 증진된 구조체이다. 본 연구에서 사용되는 파형강판 구조체는 일반 구조재에 사용되는 파형강판에 비해 얇은 두께를 가지고 있다. 강판의 두께는 1mm이며 산과 산사이의 거리는 381mm이고, 굽힘 반지름은 76mm이다.
데이터처리
- 표 7의 결과를 바탕으로 터널 단면에서 평가위치에 따른 변위결과를 분석하였다. 그림 14에서와 같이 터널 상층 중앙부의 변위가 터널 측면부의 변위와 비교했을 때 크게 나타났다.
이론/모형
- 통과하는 차량에 의해 발생하는 풍하중이 파형강판 터널라이닝에 미치는 영향을 판단하기 위하여 노르웨이 시방기준(The Norwegian Public Roads Administration, 1995)에 제시된 풍하중 계산식을 사용하였다. 식(1)을 사용하여 터널을 통과하는 차량으로 인한 풍하중을 계산하여 표 2와 같이 산출하였다.
성능/효과
- (1) 통과차량의 속도변화에 따른 풍하중 적용의 경우 본 연구에서의 최대속도인 120km/h(LC1-4)인 경우 변위가 12.6mm로 나타났다. 이는 60km/h(LC1-1)인 경우의 변위 4.
- (2) 터널 내에 부는 풍속인 맞바람 풍속에 대한 분석 결과 맞바람 풍속이 15m/s일 때(LC2-4) 변위가 가장 크게 나타났다. 이는 맞바람 풍속 8m/s(LC2-1) 일 때의 변위와 비교하여 약 1.
- (3) 입·출구부 경계조건 상태에 따른 차량 주행상태의 파형강판 터널라이닝의 응답변위를 분석해본 결과 입구부가 고정단일 경우 13m지점 변위는 9.7mm 이며, 같은 위치에서의 자유단 입구부 에서의 변위는 11.7mm로 약 17%정도 추가변위가 발생하였다.
- (4) 연속주행 상태에서의 동적 거동을 분석한 결과 2대가 연속주행 시 12.7mm 변위가 발생하였고, 3대로 주행 시 12.9mm 변위가 생겼다. 단독주행과 비교했을 때 변위 증가폭이 0.
- (5) 교차주행 상태에서의 다양한 속도로 통과하는 파형강판 터널라이닝의 거동을 분석한 결과 차량속도 120km/h로 교차한 경우(LC4-4) 25.0mm의 변위를 보였으며, 이는 차량속도 60km/h로 교차할 때(LC4-1)의 변위인 9.4mm와 비교하여 교차주행 차량의 속도가 증가할수록 터널라이닝의 변형이 크게 일어났으며, 이때의 변위는 본 연구에서 최대변위로 나타나, 파형강판 터널라이닝 설계 시 터널 내 차량의 교차주행을 고려하여 설계하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한, 허용변위인 50mm를 초과하지 않았다.
- 그 결과 단독주행과 마찬가지로 자유단 보다 고정단 경계조건인 경우의 터널라이닝 변위가 크게 나타났으며, 13m지점에서 교차할 때 25.0mm로 가장 큰 변위를 나타내었고, 터널 중간 지점인 23m지점에서는 21.9mm로 나타났다.
- 맞바람 풍속이 파형강판 터널라이닝에 주는 영향을 분석하기 위하여 차량속도를 120km/h로 고정한 후 맞바람 풍속을 8m/s ～ 15m/s로 증가시켜서 변위를 측정하였다. 그 결과 맞바람 풍속이 증가할수록 터널의 변위가 증가 하였으며, 최대변위는 맞바람풍속 15m./s일 때 터널 상층 중앙부에서 12.
- 파형강판 터널라이닝의 동적거동을 분석하기 위하여 우선적으로 모드분석을 수행하여 대상 구조물의 진동수 및 모드 형상을 분석하였다. 그 결과 입구부 경계조건이 자유단 상태의 1차 고유 진동수는 3.77Hz로 나타났다. 터널 입구부를 고정했을 경우의 1차 고유 진동수는 6.
- 표 7과 같이 단독주행 상태에서 차량 속도에 대한 터널라이닝의 변위를 다양한 위치별로 측정하였다. 그 결과 최대변위는 속도 120km/h, 맞바람 풍속 15m/s에서 나타났으며, 최대변위는 12.6mm로 나타났다. 최대변위가 일어난 단면구간은 길이가 대칭관계인 13m와 34m 구간으로 나타났다.
- 연속주행 상태에서의 경계조건 변화에 따른 파형강판 터널라이닝의 변위를 측정하기 위해 단독주행과 같이 평가지점에 대한 변위를 측정하여 비교하였다. 그 결과 표 12와 같이 고정단 입구부에서의 13m지점 변위는 12.47mm로 차량이 증가하여도 일정하게 유지가 되었으며, 최대 변위 지점인 34m 지점에서는 3번째 차량이 진입 시 2번째 차량시의 변위보다 0.26mm 증가하였다. 그림 21은 경계조건에 따른 차량 연속주행 시 시간이력도이다.
- 맞바람 풍속에 대한 국내 설계기준은 현재 존재하지 않으며, 환기설계기준에서 터널 차도 내 풍속은 일 방향 터널시 표준 10m/s이고, 양방향 터널인 경우 8m/s를 표준으로 규정하고 있다. 따라서 본 연구에서는 맞바람 최저 풍속을 8m/s로 설정하고, 최고 풍속은 환기설계 기준에서 제시한 풍속보다 50% 높은 15m/s를 적용하였다. 자세한 기준은 표 1과 같다.
- 그림 5와 같이 20개의 평면 쉘을 기본적으로 사용할 경우 실제에 가장 가까운 파형을 낼 수 있으나, 구조물의 해석에 있어 상당한 시간이 소모되어 다양한 분석이 어렵다. 따라서 이를 단순화하기 위하여 4개의 평면 쉘로 이루어진 모형과 20개의 평면 쉘로 이루어진 모형을 각각 10m 모형의 결과에 대한 비교분석을 한 결과 4개의 평면 쉘을 사용하여도 20개의 해석모형의 특성의 차이가 거의 없다는 것이 밝혀졌다. 따라서 본 연구에서는 4개의 평면 쉘을 사용하여 MIDAS-Civil 2009를 이용하여 파형강판 터널라이닝을 모형화 하였다.
- 비교 결과 연속주행과 단독주행 상태보다 교차주행상태에서 가장 큰 변위가 일어난다는 것을 알 수 있으며, 속도가 증가할수록 단독과 연속주행 차량과의 변위차가 커졌다.
- 5% 이내였으며, 입구부에서 멀어질수록 변위 폭 또한 감소하였다. 이 결과로 보아 차량이 연속으로 주행 시 터널에 작용하는 풍하중은 차량이 단독주행시 터널이 받는 풍하중과 큰 차이가 없다고 판단된다.
- 4mm로 변위차가 2% 이내로 나타났다. 이 결과를 통하여 입구부가 자유단일 경우 최대 변위가 입구부에서 일어나기 때문에 고정단 경계조건 터널의 변위와 비교하여 차이가 크게 나타났다.
- 정적하중에 대한 파형강판 터널라이닝의 거동을 분석한 결과 최대변위는 Pressure인 경우 3.7mm, Suction인 경우 4.9mm로 나타났다. 그림 10에서와 같이 Pressure 하중보다 Suction 하중이 터널에 작용할 때 변위가 크게 나타났다.
- 지금까지 단독주행 상태에서의 차량속도와 맞바람 풍속에 따른 파형강판 터널라이닝의 거동을 분석하여, 차량속도와 맞바람 풍속이 증가함에 따라 터널라이닝의 변위가 증가한다는 것을 알 수 있었다. 따라서 차량의 속도와 맞바람 풍속이 파형강판 터널라이닝의 거동에 어떠한 인자가 더 많은 영향을 주는지 알아보기 위해 그림 17, 18과 같이 그래프로 나타내었다.
- 터널라이닝의 변위를 분석하기 위해 다양한 차량 주행 조건 및 맞바람 풍속이 고려되었다. 차량과 풍속이 증가하면 응답 또한 증가하였으며, 최대변위는 차량이 120km/h로 교차주행 시 25mm로 나타났다. 연속주행 시 응답에 미치는 영향은 단독주행 응답보다 2.
- 다양한 속도로 교차주행하는 파형강판 터널라이닝의 동적거동 분석 결과 표 13과 같이 속도가 증가함에 따라 변위가 증가하였다. 최대 응답변위는 속도 120km/h일 때 나타났으며, 단독주행, 연속주행과 동일한 위치인 34m지점에서 나타났다. 최대 변위가 25.
- 또한, 속도가 증가함에 따라 변위가 증가하였으며. 최대변위는 속도 120km/h일 때의 정하중을 적용하였을 때 3.7mm로 허용변위인 50mm를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 적용한 모든 차량 속도에 대하여 허용변위 내에 있는 것으로 판단된다.
- 표 11에서와 같이 연속주행 시 파형강판 터널라이닝에 변위를 분석 한 결과 단독주행과 동일한 34m지점에서 최대변위가 나타났으며, 연속주행에서의 속도별 최대변위를 분석할 결과 같은 속도의 단독주행 최대변위와의 차이가 0.3mm정도 증가하였다.
후속연구
- 본 연구에서는 풍하중산정식 단순식을 이용하여 구했으며, 선형거동만을 분석하였다. 향후 CFD분석 및 자체프로그램의 개발 등을 통하여 보다 실질적인 거동분석을 이루고자 한다.
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