3차원 수치해석을 이용한 지진 시 수직구-터널 접속부 동적 거동 분석
3-Dimentional numerical study on dynamic behavior of connection between vertical shaft and tunnel under earthquake loading
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초록
수직구와 수평 터널 주위 지층 변화, 지진파 방향성이 접속부의 동적 거동 특성에 미치는영향을 연구하였다. 유한 요소 기반의 MIDAS GTS NX 프로그램을 이용한 3차원 시간이력 해석을 통해 검토하였다. 연구결과 연약지반에서 장주기의 지진파가 수평 터널 방향으로 발생하였을 때 접속부 상부에서 최대 변위가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 수직구와 수평 터널의 서로 다른 거동 및 지층 경계면의 영향으로 인해 응력집중 현상이 발생하여 문제가 될 수 있음을 확인 할 수 있었다. 연구 결과는 수직구와 수평 터널의 접속부 구조물 내진설계를 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로기대된다.
Abstract
3D time history analysis was performed on vertical shaft-tunnel connection to provide insight into the dynamic stress-strain behavior of the connection considering the effects of soil layers, periodic characteristics and wave direction of earthquakes. MIDAS GTS NX based on FEM (Finite Element Method) was used for this study. From this study, it is revealed that the maximum displacement occurred at the upper part of the connection when the long period seismic waves propagate through the tunnel direction in soft ground. Also, stress concentration occurs due to different behaviors of vertical shaft and tunnel, and the stress concentration could be influence for safety on the connection. The results of this study could be useful for the seismic performance design of vertical shaft-tunnel connection.
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