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[국내논문] 수치해석에 의한 터널 지보재로서 TSL(Thin Spray-on Liner)의 보강 효과 분석
Analysis of Reinforcement Effect of TSL (Thin Spray-on Liner) as Supports of Tunnel by Numerical Analysis 원문보기

한국지반신소재학회논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.16 no.4, 2017년, pp.151 - 161  

이기철 (Dept of Civil and Environmental Engineering) ,  김동욱 (Dept of Civil and Environmental Engineering) ,  장수호 (Geotechnical Engineering Research Institute, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology) ,  최순욱 (Geotechnical Engineering Research Institute, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology) ,  이철호 (Geotechnical Engineering Research Institute, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology)

초록
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TSL(Thin Spray-on Liner)는 폴리머 성분을 주재료로 사용하며 숏크리트에 비해 높은 부착성능을 갖고 초기 강도가 높고 시공성이 좋으며 일부 방수재료로도 활용이 가능하다. 이러한 TSL의 특성으로 인해 TSL이 시공된 콘크리트는 TSL의 강한 부착력에 의해 복합 구조체로서 기능을 발휘한다. 본 연구에서는 이러한 TSL 특성을 기존 터널 설계법에 적용하기 위해 수치해석 연구를 수행하였다. 터널 콘크리트 라이닝 설계에 사용되는 허용응력설계법에서는 휨압축응력, 휨인장응력, 전단력을 기준으로 허용 수치 범위내에서 검토한다. 이에 대한 검토를 위해 기존 연구에서 제시된 TSL의 재료 물성과 접촉면 조건을 인용하여 TSL이 보강된 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 서로 비교하였다. 기존 허용응력설계법을 사용하여 콘크리트의 설계 두께를 검토한 후 TSL을 적용하여 콘크리트의 설계 두께 감소 여부를 확인하는 방법으로 연구를 수행하였다. 해석결과, 탄성이론을 근거로한 허용응력설계법 내에서는 TSL의 보강효과를 검토하기 어려웠다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A TSL (Thin Spray-on Liner) has a higher initial strength and faster construction time than conventional cementitious shotcrete. Because of its high adhesion and tensile strength, the TSL reinforced concrete show a characteristic like composite materials. In this study, to consider an application to...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 주변 지반이 암반등급 V으로 구성되어있는 터널본선부의 천층터널(PDU-3)에 대해서 안정성 해석을 진행하고자 하였다. 콘크리트라이닝의 형상은 다심원과 직선을 조합하여 아치형으로 설계하는 경우에는 아치로 무리 없이 부드러운 형상이 되게 하기 위해 원, 호, 직선 등이 접속점에서 서로 공통 접선을 가지도록 하는 것이 바람직하다(KR, 2014).
  • 본 연구에서는 터널 구조물에 대해 콘크리트 라이닝을 1차 시공하고, 시공된 콘크리트 라이닝 단면에 TSL(Thin Spray-on Liner)을 추가로 2차 시공하여 터널 구조물의 안정성을 분석하였다. 터널 구조물의 안정성은 휨압축응력, 휨인장응력, 전단력의 허용 수치 범위 내에 존재 유무를 토대로 판단하였으며, TSL 시공 이후의 보강효과를 파악하고자 하였다. 이를 위해 기존 연구에서 제시된 TSL의물성 및 접촉 조건을 토대로 수치해석을 통해 TSL의 터널 지보재로서의 사용성을 검토하였으며, TSL을 보강한 터널과 미보강 터널의 비교를 수행하였다.
  • 허용응력설계법에 의한 터널 안정성 검토를 위해 허용 응력허용치와 해석결과와 비교하고자 하였다. 허용응력허용치는 식 (5)∼(7)에 따라 구하였으며, fck의 값은 콘크리트 라이닝의 탄성계수를 계산할 때 사용한 24MPa를 사용하였다.

가설 설정

  • 4) 본 연구에서 고려한 터널의 허용응력설계법은 콘크리트 라이닝을 선형탄성으로 가정하고 있다. 하지만 TSL은 TSL이 보강된 재료의 탄성구간에는 크게 기여하지 않으며, 탄성구간 이후 항복한 재료의 소성 강도를 증가시키는 역할을 한다.
  • 수치해석에 사용할 콘크리트 라이닝의 재료 특성으로는 우선 사용된 콘크리트를 철근이 배근되지 않은 무근콘크리트로 가정하였으며, 일반적인 무근콘크리트의 단위중량인 23.5kN/m3와 재료강도(fck)를 24MPa로 설정하였다. 무근콘크리트의 경우 허용응력설계법으로 단면 설계가 이루어지며, 사용하중에 의한 사용응력을 선형 탄성이론으로 계산하는 것이 일반적이다.
  • 자중은 9.81m/s2의 중력가속도를 사용하였으며 이완하중은 암반등급 V의 단위중량인 21kN/m3과 정지토압계수를 0.5로 가정하여 계산하였다. 식 (1)∼식 (3)에 따라 계산된 수직이완하중은 211.
  • 해석된 케이스를 토대로 휨압축응력, 휨인장응력, 전단응력의 설계 허용치에 대한 검토가 이루어졌다. 하지만, KR(2012)에 따르면 콘크리트의 허용인장응력은 규정 되지 않고 사용성 및 내구성을 판별하기 위한 방편으로 사용된다고 하였으며, beam 부재에 있어서는 압축강도가 가장 중요한 요소이기 때문에 본 연구에서는 휨압축응력에 대한 허용기준을 만족 할 경우 설계 값을 만족한다고 가정하였다. 휨압축응력의 허용치를 만족 할 경우 두께를 감소시켰고, 다시 앞서 언급한 방법을 반복하여 콘크리트 라이닝의 최소 설계 두께를 산출하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
콘크리트 라이닝이란 무엇인가? , 2007). NATM 공법은 터널의 안정화를 위해서 터널 굴착 이후 숏크리트, 록볼트, 강지보재 등의 지보재를 사용하고 있으며, 이 중에서 콘크리트 라이닝은 터널의 영구적인 라이닝으로서 무근 또는 철근콘크리트로 구축되는 터널의 가장 내측에 시공되는 터널의 부재를 의미한다(Moon, 1999).
숏크리트의 단점은? 하지만 숏크리트는 영구 지보재로서의 성능이 확실치 않다는 단점이 있다. 국내 터널에 사용되는 숏크리트의 기준강도는 약 20MPa이며, 시공 중인 일부 도로의 터널에서 숏크리트의 강도를 측정한 결과 10∼33MPa의 범위로 존재하였다(Lee et al.
콘크리트 라이닝 설계방법 중 수치 해석적 방법의 장점은? 이중에서 수치해석적 방법은 라이닝의 거동을 연속체 요소로 하여 모델링하는 유한요소법으로 하중과 변위에 대한 수치가 동시에 얻어진다는 장점이 있다. 또한 터널의 형상을 조절 할 수 있고, 특히 NATM 터널과 같이 숏크리트를 시공하는 경우 숏크리트가 터널의 하중을 지지하고 이에 따라 숏크리트에 작용하는 하중분담율을 계산 할 수 있다.
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참고문헌 (22)

  1. ASTM D638 (2010), "Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics" ASTM International, West Conshohocken, PA. 

  2. Chang, S., Lee, G. P., Han, J. T. and Park, Y. T. (2015), "Development of a Powder-type Thin Spray-on Liner and its Performance Evaluation at Different Curing Ages", Tunnel & Undeerground Space, Vol.25, No.3, pp.293-302. (in Korean) 

  3. EFNARC (2008), Specification and Guidelines on Thin Spray-on Liners for Mining and Tunnelling. 

  4. Hofler, J. and Schlumpf, J. (2004), Shotcrete in Tunnel Construction, Putzmeister AG. 

  5. Holter, K. G. (2016), "Performance of EVA-Based membranes for SCL in hard rock", Rock Mech. Rock Eng., Vol.49, pp.1329-1358. 

  6. ITAtech (2013), ITAtech Design Guidance for Spray Applied Waterproofing Membranes, ITAtech Activity Group Lining and Waterproofing, ITAtech Report No.2. 

  7. Kim, S. (2015), Estimation of the Thickness of NATM Tunnel Concrete Lining, Master Thesis, Korea University. (in Korean) 

  8. Kim, Y, S. (2014), Modeling Contact with Abaqus/Standard, V-Eng., Next Printing. (in Korean) 

  9. KR (2012), Allowable Stress Design Method, KR C-10030, KR(Korea Rail Network Authority). (in Korean) 

  10. KR (2014), Concrete Lining, KR C-12040, KR (Korea Rail Network Authority). (in Korean) 

  11. Lee, C., Chang, S. H., Lee, K. and Kim, D. (2015), "Numerical study on contact behavior of TSL (Thin Spray-on Liner)", Journal of Korean Tunnel Undergr Sp Assoc, Vol.17, No.6, pp.665-674. (in Korean) 

  12. Lee, C., Lee, K., Kim, D., Choi, S. W., Kang, T. H. and Chang, S. H. (2017), "Numerical Study on Structural Reinforced Effects of Concrete Lining by Spray-applied Waterproofing Membrane", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol.19, No.3, pp.551-565. (in Korean) 

  13. Lee, S. P., Ryu, J. H., Lee, S. D., Jeon, S. and Lee, C. I. (2007), "Performance Improvement and Durability Evaluation of Shotcrete for Permanent Tunnel Support", Journal of Korean Society for Rock Mechanics, Vol.17, No.4, 2007, pp.266-284. (in Korean) 

  14. Makhlouf, R. and Holter, K. (2008), "Rehabilitation of Concrete Lined Tunnels using a Composite Sprayed Liner with Sprayed Concrete and Sprayable Waterproofing Membrane", Proc. of ITA World Tunnel Congress 2008, Agra, India, pp.1175-1182. 

  15. Midas (2013), [GTX NX] Analysis of Tunnel Lining. (in Korean) 

  16. MOLIT (2007), Standard of Tunnel Design, MOLIT(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs). (in Korean) 

  17. MOLIT (2012), Standard of Concrete and Structure, MOLIT (Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs). (in Korean) 

  18. Moon, H. D. (1999), "Evaluation on the Application of a Lattice Girder for a Support System in Tunneling", Journal of Korean Society for Rock Mechanics, Vol.9, pp.204-213. (in Korean) 

  19. Park, J. J., Kim, Y. M., Hwang, T. J., and Jeong, S. S. (2011). "Numerical Analysis of Tunnel Lining under Loosening Load". Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.27 No.7, pp.35-45. (in Korean) 

  20. Rose, D. (1982), "Revising Terzaghi's tunnel rock load coefficients", Proc. 23rd U.S. Symp. on Rock Mechanics, Berkeley, CA., AIME, New York, pp.953-960. 

  21. SIMULIA (2014), 6.14 Documentation Collection., ABAQUS/CAE User's Manual. 

  22. Thomas, A. (2009), Sprayed Concrete Lined Tunnels, Taylor & Francis, London. 

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