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한계상태설계법-AASHTO LRFD를 적용한 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 구조해석 영향인자 평가
김양운,김홍문,김현수,이성원,Kim, Yang-Woon,Kim, Hong-Moon,Kim, Hyun-Su,Lee, Seong-Won 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.1
최근 토목구조물의 설계에 있어 한계상태설계법 적용이 세계적인 추세이나, 국내에서는 소수의 구조물에 국한되어 사용되고 있다. 주요 지중구조물인 터널에 대해서는 한계상태설계법의 도입이 근래에 시도되고 있으므로, 최신의 한계상태 설계법에 대한 이해가 반드시 필요하다. 본 연구는 최근 발간된 AASHTO LRFD Road Tunnel Design and Construction Guide Specification (2017)을 토대로 세그먼트 터널라이닝 설계 시 구조물 하중계수, 하중조합 등을 고찰하고 이외에 구조 검토 시 반영되어야 할 다양한 영향인자에 대해 분석하였다. 본 연구에서는 국내에 적용되고 있는 전력구, 지하철 터널 단면을 대상으로 한 세그먼트 라이닝의 구조해석을 통하여, 지반조건과 하중수정계수, 이음부 강성조건 등 다양한 영향인자들이 부재력에 미치는 영향을 분석 평가하였다. Recently, the limit state design method in the design of the structure is in global trend, but it is limited to a few structures in Korea. Since the introduction of the limit state design method has recently been attempted for tunnels, which are the main underground structures, it is surely necessary to understand the latest limit state design method. Therefore, based on the recently published AASHTO LRFD Road Tunnel Design and Construction Guide Specification (2017), structural load factors and load combinations were reviewed, and various factors which should be applied for the review of structures have been analyzed. In this study, utility tunnel section and subway tunnel sections used in Korea were analyzed by the limit state design method, and we have analyzed the direction of application of limit state design method through studying the tendency of member force by various influential factors such as ground conditions, load modifier and joint stiffness.
얕은 터널의 굴진면 변형에 따른 종방향 하중전이 특성에 대한 실험적 연구(II)
김양운,이상덕,Kim, Yang Woon,Lee, Sang Duk 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.5
In recent years, the use of underground spaces becomes more frequent and the demands for urban tunnels are rapidly increasing. The urban tunnels constructed in the ground with a shallow and soft cover might be deformed in various forms on the face, which would lead, the tunnels to behavior 3-dimensionally, which may have a great impact on the longitudinal load transfer. The tunnel face might deform in various forms depending on the construction method, overburden and the heterogeneity of the ground. And accordingly, the type and size of the distribution of the load transferred to the ground adjacent to the tunnel face as well as the form of the loosened ground may appear in various ways depending on the deformation form of the tunnel face. Therefore, in this study was conducted model tests by idealizing the deformation behavior of the tunnel face, that were constant deformation, the maximum deformation on the top and the maximum deformation on the bottom. And the test results were analyzed focusing on the deformation of the face and the longitudinal load transfer at the ground above the tunnel. As results, it turned out that the size and the distribution type of the load, which was transferred to the tunnel as well as the earth pressure on the face were affected by the deformation type of the face. The largest load was transferred to the tunnel when the deformation was in a constant form. Less load was transferred when the maximum deformation on the bottom, and the least load was transferred when the maximum deformation on the top. In addition, it turned out that, if the cover became more shallow, a longitudinal load transfer in the tunnel would limited to the region close to the face; however, if the cover became higher than a certain value, the area of the load transfer would become wider. 최근들어 지하공간의 활용이 빈번해지면서 도심지 터널의 수요가 급증하고 있다. 토피가 얕고 연약한 지반에 시공되는 도심지 터널에서는 굴진면에서 다양한 형태의 굴진면 변위가 발생할 수 있으며 이로 인해 터널이 3차원 거동하여 종방향 하중전이의 영향이 클 수 있다. 굴진면에서는 분할 굴착, 토피, 지반의 불균질성 등에 의해 다양한 형태의 변위가 발생할 수 있고, 이에 따라 지반의 이완형태는 물론 주변지반으로 전이되는 하중의 분포 형태와 크기가 다양하게 나타날 수 있다. 따라서 본 연구에서는 터널 굴진면의 변위거동을 등변위, 상부 큰 변위, 하부 큰 변위로 이상화하여 모형시험을 수행하였으며, 이를 분석하여 굴진면의 변위와 터널 상부 지반의 종방향 하중 전이를 집중적으로 연구하였다. 연구 결과 굴진면의 변위형태에 따라 굴진면에 작용하는 토압은 물론 터널 종방향으로 전이되는 하중의 크기와 분포형태가 다르게 나타났다. 터널 종방향으로 전이되는 하중의 크기는 굴진면 변위가 등변위 형태일때에 가장 크고 하부 큰 변위 형태일때와 상부 큰 변위 형태일때의 순서로 작아졌다. 또한 토피고가 낮아지면 터널 종방향 하중전이가 굴진면 근접부에 집중되어 발생되지만 토피고가 일정값 이상으로 커지면 하중전이 영역이 넓어지는 것으로 나타났다.
불연속면을 포함한 사질토 지반에서 터널 굴착에 따른 하중전이
이상덕,김양운,Lee, Sang-Duk,Kim, Yang-Woon 한국터널지하공간학회 2003 터널기술 Vol.5 No.3
본 연구에서는 활동성 불연속면을 포함하고 있는 모래지반에 터널을 굴착할 때에 터널 주변의 원지반에 발생되는 아칭을 규명하기 위하여 터널 상부의 토피고와 불연속면의 위치 및 각도를 변화시켜가며 모형실험을 수행하였다. 모형실험기의 중앙에 수직으로 이동이 가능한 가동판을 설치하고 모래지반 조성 후에 가동판을 강하시켜서 터널 굴착을 모형화 하였고, 토조의 바닥판에 로드셀을 부착하여, 아칭에 의한 하중전이를 측정하였다. 굴착에 의한 지표면의 침하거동은 변위측정센서를 지표면에 설치하여 측정하였으며, 실험 중에 연속사진촬영을 실시하고 지반조성시 일정한 간격으로 설치한 측점의 움직임을 관측하여 굴착에 의한 지반이완형태를 측정하였다. 본 연구 결과 터널굴착시 불연속면의 각도와 위치, 그리고 터널 상부의 토피고에 따라서 하중전이 형태와 이완영역이 변화하는 것을 확인하였으며 지반의 이완영역이 터널과 인접해 있는 불연속면을 따라 주변지반으로 점차 확대되어 가는 것을 알 수 있었다. This study is focused on the finding out load transfer mechanism in the ground near the tunnel during tunnel excavation in the jointed sandy ground. Laboratory model tests were performed on various cases of the overburden heights above tunnel crown, location, and degree of discontinuity planes. For model tests, a movable plate was installed in the midst of the bottom of sandy ground. This plate, moving downwards, was intended to model the stress relaxation during tunnel excavation. The load transfer was measured at the fixed separated bottom plates adjacent to the movable plate. As the result, the loosening zone and the load-transfer form around the tunnelling site were affected by the overburden height and the characteristics of discontinuous planes. And large loosening zone was developed along the discontinuous planes which were close to the tunnel.
강은구(Kang Eun-Gu),김양운(Kim Yang-woon),안경철(Ahn kyeong-Cheol),한명식(Han Myeong-Sik) 한국철도학회 2009 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.5월
Urban construction has numerous difficulties due to ground weakness and various complaints from third party, so it is not economically efficient and constructability is not favorable. Therefore, underground, which has good ground conditions, was used for construction field and facilities such as stations, and they are scaled up to enhance accommodation of facility limitation and function of stations. Large section tunnel station construction has numerous risk factors such as work boundary of excavation equipment, a relaxation of stress concentration, a safety plan of tunnel stability, and so on. Therefore, by using large section tunnel station stability analysis considering construction step, we expect to analyze the latent problem during construction, and to stabilize a future project plan of a large section structure design by using an auxiliary method and a support design.