푸시오버 해석법을 이용한 강풍을 받는 교통신호등주의 파괴유형 분석

국문 초록 (Abstract)

도시 교통 관리에 핵심적인 역할을 하는 교통신호등주는 기후변화에 따른 풍하중 증가로 손상이 빈번하게 발생하여 2차 사고 발생 위험이 증가하고 있다. 본 연구에서는 단방향 교통신호등주를 대상으로 형상과 설계기본풍속에 따른 내풍성능 차이를 비선형 푸시오버 해석으로 평가하고, 부식에 의한 국부 단면 감소가 항복 발생 위치 및 파괴유형에 미치는 영향을 분석하였다. A형 교통신호등주 부착대의 경우 변단면 구간에서 응력집중이 두드러지게 발생하여, 부착대 단부보다 변단면 구간에서 먼저 항복 및 국부 파괴가 유도될 가능성이 높음을 확인하였다. B형 교통신호등주는 부착대 중간부 파괴 위험이 상대적으로 낮으므로 기존에 대다수 설치된 A형 부착대를 B형으로 전환할 필요가 있는 것으로 판단된다. 본 논문에서는 교통신호등주의 국내 강풍 피해사례를 정리하여 대표적인 파괴유형을 LF, BF, CF 세 가지 유형으로 체계화할 수 있었다. 또한 각 유형에 대해 지배적인 취약요인을 구체적으로 도출함으로써, 향후 설계기준 개선, 세부 상세 개선 및 유지관리 전략 수립을 위한 기초자료를 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Traffic light poles, which play a key role in urban traffic management, are increasingly damaged by higher wind loads associated with climate change, leading to a greater risk of secondary accidents. In this study, the wind-resistant performance of single-direction traffic light poles was evaluated as a function of pole type and basic wind speed using nonlinear static pushover analysis, and the influence of corrosion-induced local cross-sectional reduction on the yielding location and failure mode was examined. Field damage cases were collected and classified into representative failure modes, and by comparing them with the pushover analysis results, the governing failure modes and associated vulnerability factors for each failure type were identified.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 국내외 연구 동향 3
• 1.3 연구 방법 및 범위 5
• 2. 교통신호등주에 대한 이론적 고찰 7
• 2.1 교통신호등주의 정의· 7
• 2.2 교통신호등주 단체표준 8
• 2.2.1 종류와 조합방법 8
• 2.2.2 설계구조 검토 8
• 2.2.3 교통신호등주 규격 11
• 2.3 교통신호등주의 사고사례 및 원인 15
• 3. 강풍을 받는 교통신호등주 푸시오버 해석· 19
• 3.1 유한요소 모델링· 19
• 3.1.1 모델 선정 19
• 3.1.2 ABAQUS 해석 모델 20
• 3.1.3 요소 선정 및 분할 21
• 3.1.4 해석 조건 23
• 3.2 비선형 푸시오버 검증 해석 24
• 3.2.1 검증 모델 개요 24
• 3.2.2 검증 해석 방법 25
• 3.2.3 검증 해석 결과 25
• 3.3 A형 교통신호등주 푸시오버 해석· 29
• 3.3.1 A형 교통신호등주 구조해석 개요 29
• 3.3.2 A형 교통신호등주 기본풍속별 푸시오버 해석 결과· 31
• 3.3.3 A형 교통신호등주 부착대 길이별 푸시오버 해석 결과· 35
• 3.4 B형 교통신호등주 푸시오버 해석· 37
• 3.4.1 B형 교통신호등주 구조해석 개요 37
• 3.4.2 B형 교통신호등주 기본풍속별 푸시오버 해석 결과· 38
• 3.5 부식 영향을 고려한 푸시오버 해석 41
• 3.5.1 해석 모델 조건 41
• 3.5.2 푸시오버 해석 결과 42
• 4. 푸시오버 해석 결과 기반 파괴유형 분석 44
• 4.1 강풍 피해사례 및 파괴유형 분류· 44
• 4.2 파괴유형 및 취약요인 분석 46
• 5. 결론 50
• 참고문헌· 52
• 국문초록· 54