리브 보강 프리캐스트 터널의 내진 해석 및 동적거동 특성 파악
Seismic analysis and dynamic behavior characterization of rib-reinforced pre-cast tunnels
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초록
최근 고성토 및 장지간 개착식 터널구조물의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 리브 보강형 프리캐스트 아치 세그멘트를 이용한 개착식 터널공법이 연구 개발되어 시공되고 있다. 이러한 개착식 터널 구조물은 비개착식 터널 구조물에 비해 토피고가 상대적으로 작기 때문에 지진동에 의한 뒤채움 지반의 동적 거동에 의한 피해가 발생되는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널에 대한 내진 해석을 수행하여 지진동에 대한 리브 보강의 효과와 개착 터널의 동적 거동 특성을 분석하고자 하였다. FLAC2D를 이용하여 2차로 규모의 일반 현장타설 복개 아치 터널, 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널에 대한 동적 내진해석을 수행하였다. 또한 토피고, 굴착사면, 성토사면 조건에 따른 동적 거동특성을 비교 분석하였다. 리브 보강으로 인한 터널 구조물의 강성증가는 지표면으로 전달되는 지진동의 증폭 현상을 감소시키는 것으로 평가된다. 합리적인 동적 내진해석을 통해 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널이 일반 현장 타설식 복개 터널보다 동적 하중에 대하여 보다 효과적임을 확인하였다.
Abstract
The novel cut-and-cover tunnel construction method using rib-reinforced pre-cast arch segments has been recently developed and applied for practice to secure a structural stability of high covering and wide width section tunnels. Cut-and-cover tunnels are usually damaged by the seismic behavior of backfill grounds in case of a low covering condition. Seismic analyses are performed in this study to characterize the dynamic behavior of rib-reinforced pre-cast arch cut-and-cover tunnels. Seismic analyses for 2 lane cast-in-place and rib-reinforced pre-cast arch cut-and-cover tunnels are carried out by using the commercial FDM program (FLAC2D) considering various field conditions such as the covering height, embankment slope, and excavation slope. It can be concluded that the amplification of seismic wave is reduced due to an increase in the structural stiffness induced by rib-reinforcement. The results show that the rib-reinforced pre-cast arch cut-and-cover tunnels are more effective against the seismic loading, compared to the cast-in-place cut-and-cover tunnels.
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