터널라이닝의 동적거동에 대한 지반반력계수의 영향
- Alternative Title
- Effect of the Coefficients of Subgrade Reaction on Dynamic Response of Tunnel Lining
- Abstract
- 1989년에 발생한 미국 캘리포니아 Loma Prieta 지진으로 인하여 7억불이상의 경제적 피해가 발생되었고, 1995년 일본 고베시 인근 효고현 남부지진으로 인하여 5000여명의 사상자와 7조원 이상의 경제적 손실이 발생하였다. 한국에서도 다양한 역사문헌을 통해 과거 지진에 의한 피해가 수차례 있었다는 사실이 밝혀졌다. 또한 20세기 이후에도 지속적으로 발생하는 중소규모의 지진으로 인하여 한국도 지진 안전지대가 아니라는 사실이 입증된다. 2005년 3월 20일 일본 후쿠오카 북서쪽 해상에서 발생한 지진은 부산, 경남, 제주는 물론 광주, 전남에서까지 건물이 흔들리는 진동을 발생시켰으며 지진의 피해에 대한 우려를 크게 증폭하였다.
국내의 경우 도시철도 시설과 같이 개착식 박스구조물에 대한 내진설계기준은 정립되어 있으나, 암반터널에 대한 내진설계기준은 건설교통부 내진설계기준연구(Ⅱ)에 상위개념의 터널에 대한 내진설계 기준만 있을뿐 하위개념의 내진설계기준은 명확히 규정되어 있지 않다.
터널구조물이 설치되는 지반은 일반토사에서부터 풍화암, 연암, 보통암, 경암등 여러 가지 암반에 설치될수 있으며 이들 암반의 공학적 특성이 구조물의 동적응답에 영향을 줄수가 있다. 특히 화성암, 퇴적암, 변성암에 따른 암반의 공학적 특성이 현저하게 다르게 나타날 뿐만 아니라 동일한 연암지대라도 그 공학적 차이가 현저나게 나타난다. 따라서 암종의 변화에 따른 공학적 특성이 현저하게 변하는 것중 하나인 지반반력계수를 통해 지반반력계수가 터널구조물의 동적거동에 어떠한 영향을 미치는지에 관한 규명을 통해 암질의 변화가 터널의 동적거동에 미치는 영향을 간접적으로 추정할수 있을것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 풍화암, 연암, 보통암, 경암에 대한 대표적인 지반반력계수를 산정하여 이들 값을 이용한 유한요소해석을 통해 터널의 구조적 단면력의 크기를 비교해 보고자 한다.
- Issued Date
- 2011
- Awarded Date
- 2011. 2
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Department
- 대학원 토목공학과
- Advisor
- 정진호
- Table Of Contents
- 1 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 터널의 지진피해사례 3
1.3 연구 목적 및 연구방법 6
2 지중구조물의 내진설계기준 8
2.1 국가별 설계기준 8
2.1.1 국내설계기준 8
2.1.2 미국설계기준 11
2.1.3 일본설계기준 12
2.2 내진등급 및 내진성능 목표 14
2.2.1 내진등급 14
2.2.2 내진성능 목표 15
2.3 설계지반진동 16
2.3.1 기반면 설계지반운동 수준 17
2.3.2 기반면에서의 설계응답스펙트럼 18
2.3.3 가속도 시간이력 20
3 내진해석법 22
3.1 응답변위법 22
3.1.1 지진시 지반의 변형 23
3.1.2 적용방법 27
3.1.2.1 지표층 자반의 고유주기 27
3.1.3 설계수평 지진계수의 설정 27
3.1.4 지반의 응답변위 계산 27
3.1.5 지진시 하중의 산정 29
3.2 시간이력해석법 33
3.2.1 모드중첩법에 의한 시간이력해석 33
4 지반반력계수 38
4.1 지반분류 38
4.1.1 흙의 분류 38
4.1.2 암반분류 38
4.2 암반지반의 물성치 42
4.2.1 암석의 정적물성치 42
4.2.2 암석의 동적물성치 46
4.3 지반반력계수 49
4.3.1 도로교 설계기준(2005) 50
4.3.2 일본도로교 설계기준 50
4.3.3 Terzaghi의 제안식 53
4.3.4 지하공동구 내진설계기준(2004) 55
4.4 암반별 지반반력계수값의 비교 56
5 수치해석 58
5.1 지반모델링 58
5.2 응답변위해석 59
5.2.1 내진해석 입력자료 60
5.2.2 응답변위해석 결과 65
5.2.2.1 축력분포도 65
5.2.2.2 전단력분포도 67
5.2.2.3 모멘트분포도 69
5.3 시간이력해석 결과 71
5.3.1 시간이력해석 73
5.3.1.1 축력분포도 73
5.3.1.2 전단력분포도 75
5.3.1.3 모멘트분포도 77
6 결 론 79
참고문헌 80
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