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LS/DYNA-3D 프로그램을 이용한 도로안전시설물 해석사례 원문보기

도로 : 도로학회지, v.15 no.1 = no.55, 2013년, pp.14 - 20  

우광성 (영남대학교 건설시스템공학과) ,  이동우 (영남대학교 건설시스템공학과)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 충돌거동을 평가하기 위해 먼저 충돌차량과 방호울타리에 대해 HYPER-MESH와 LS/DYNA-3D의 전처리기(pre-processor)를 이용하여 유한요 소모델을 구축하였다. 이 기사에서는 이 프로그램을 사용하여 다양한 도로안전시설물에 적용한 사례를 보이고자 한다.

가설 설정

  • ① STEP 1 : 차량이 강재 Nested Tube에 충돌하기 직전을 나타내고 있으며 속도는 80km/h이다.
  • ② STEP 2 : 차량이 강재 Nested Tube에 단계적 충돌이 이루어져 차량의 속도가 단계적으로 줄고 있는 상태이다.
  • ③ STEP 3 : 강재 Nested Tube의 충격흡수장치의 변형이 가장 큰 시점으로 차량의 속도는 0km/h이다.
  • 이 연구에서 사용된 1.3톤 및 25톤 차량모델의 Node수와 Element수는 표 1과 같으며, 방호울타리의 1/3지점을 충돌점(impact point)로 가정하여 해석을 수행하였다.
  • 충돌등급은 13톤 버스(충돌속도 65km/h, 충돌각도 15°), 지반높이 및 비탈구배는 각각 40m, 1:1(45° 경사)가 사용되었다. 한편, 지반조건은 지반강도를 탄성계수 =18MPa, 표준관입치 N=30의 조밀한 모래로 가정하였으며, 지주간격 및 지주위치는 4m의 지주간격과 B.P(Break Point : 성토 경사가 시작되는 점) 에서 원형지주의 중심점까지 40cm 떨어진 점에 지주설치를 설치하였다. 사용된 버스모델은 표 4 및 그림 7과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LS/DYNA-3D 프로그램은 어디에 이용되고있나? 최근 차량, 선박, 항공기의 충돌 시뮬레이션에 LS/DYNA-3D 프로그램이 많이 활용되고 있다. 지난 천암함 폭침사건 때도 이 프로그램을 사용하여 폭발상황을 재연한 바도 있다.
도로안 전시설물의 설계 시 무엇이 중요한 문제인가? 특히, 가드레일, 교량난간, 콘크리트 중앙분리대 및 충격완화장치(crash cushion)에 차량충돌 시 동역학적 성능평가를 위해 많은 연구가 국내외적으로 이루어지고 있다. 도로안 전시설물의 설계는 기존의 토목 및 건축구조물에 비해 차량 내에 탑승자가 타고 있기 때문에 차량과 방호 시스템의 안전성도 중요하지만 탑승자의 충격에 의한 상해가 큰 문제로 대두된다. 통상 건설분야의 구조물은 외력에 의해 구조물의 파괴 즉, 항복, 좌굴 및 균열과 피로에 안전하게 설계하면 된다.
도로안 전시설물의 설계는 어떻게 설계하면 되는가? 통상 건설분야의 구조물은 외력에 의해 구조물의 파괴 즉, 항복, 좌굴 및 균열과 피로에 안전하게 설계하면 된다. 그러나 도로안전 시설물의 경우 차량의 충돌에 저항할 수 있는 강도성능(load carrying capacity)이 우선적으로 확보되어 차량의 이탈을 막아야 한다. 또한 차량충돌 후 차량의 급작스런 감·가속운동에 의해 탑승자와 차량내부와의 충격으로부터 탑승자가 안전해야 하는 탑승자 보호성능이 확보되어야 한다. 여기에 충돌 후 차량이탈에 따라 인접차선으로 진입하여 2차 추돌사고의 방지와 차량의 전복 및 승월현상이 예방되어야 하는 기준을 만족시켜 주기위한 차량의 궤적을 추정하여야 한다. 그러므로 도로안전시설물을 위한 설계자체가 단순한 경험식만으로 해결하는데 한계가 있다.
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