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요소 세분화를 이용한 비적합 미끄러지는 접촉문제의 개선과 철도 사각암거 문제에의 적용
최찬용,여인호,정근영,이계희,Choi, Chan-Yong,Yeo, In-Ho,Chung, Keun-Young,Lee, Gye-Hee 한국전산구조공학회 2017 한국전산구조공학회논문집 Vol.30 No.5
차량-궤도 구조물 동적 상호작용해석은 차량의 접촉점이 보요소로 모형화된 레일 위를 일정한 속도로 주행하는 미끄러지는 접촉문제로 취급하였다. 하지만 Euler 보와 같은 고차 다항식의 형상함수가 적용된 유한요소를 사용할 경우 미끄러지는 접촉문제에서 적합조건을 만족하지 못한다. 이 연구에서는 유한요소해석프로그램이 미끄러지는 접촉문제에서의 적합조건을 만족시키지 못하는 것에 대한 해결법으로 주행로를 이루는 보요소를 보다 세분화하여 동적상호작용해석에서의 정확성을 확보하고자 하였다. 이를 위해 간단한 예제들을 통해 주행로를 이루는 보요소의 세분화 정도에 따른 동적상호작용해석의 거동을 분석하였으며, 해석 프로그램의 동적상호작용해석에의 적용성을 평가하였다. 마지막으로 사각을 갖는 철도 암거 접속부의 뒷채움재 설치 형식에 따른 차량주행시의 거동을 평가하기 위하여 동적상호작용해석을 수행하고, 접속부 뒷채움재 형식의 변경에 따른 지지강성의 변화에 의한 영향과 노반침하에 따른 궤도틀림의 영향을 비교분석하였다. The vehicle-track structure dynamic interaction analysis problem can be treated as sliding contact problem, and it is assumed that vehicle run at a constant speed over a rail modeled as beam elements. Unfortunately, Salome-Meca can not satisfy the compatibility condition for the beam master elements, which are consist of the elements with higher order polynomial shape function, in sliding contact problem. In this study, it is suggested to use more finer beam master element mesh as the remedy for incompatibility in sliding contact problem, and the accuracy of the solution is secured. For this, the effect of beam element mesh refinement consisting runway is analysed through simple examples, and the applicability to the dynamic interaction analysis is evaluated. Finally, the dynamic interaction analysis of railway skewed culvert transition problem is carried out to evaluate the effect of supporting stiffness due to backfill pattern changes and track irregularity due to uneven subgrade settlement.
접속부 궤도 성토재료의 함수특성곡선을 이용한 포화도 분포 산정
최찬용,이정민,권혁민,오정호,Choi, Chanyong,Lee, Jungmin,Kwon, Hyeok Min,Oh, Jeongho 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.2
최근 궤도 접속부에서의 부등침하 및 궤도틀림으로 잦은 유지보수 및 열차운영에 지장을 초래하는 경우가 많아지고 있다. 이는 주로 궤도 접속부 시공에 사용되는 다양한 성토재료의 강우나 동결융해 같은 환경적 인자에 의한 역학적 물성들의 변화에 기인한 것으로, 본 연구에서는 궤도 접속부 성토재료에 대한 함수특성곡선을 산정하고 강우 시 포화도 변화 추이를 알아보고자 침투해석을 수행 하였다. 필터페이퍼를 이용하여 다짐 성토의 함수특성곡선을 성공적으로 산정할 수 있었고, 함수특성곡선 데이터를 이용한 강우 시 침투해석을 수행한 결과 궤도 접속부 성토재료의 포화도 분포는 강우강도, 뒤채움재 경사, 성토 및 절토 여부, 그리고 함수특성곡선에 큰 영향을 받는 것을 확인 하였다. The number of occurrence of differential settlement and track irregularity at track transition zone recently comes to increase, which leads to frequent maintenance activities that have an impact on train operation. Such track transition zone damages are attributed to the change of mechanical properties of fill materials due to environmental factors such as rainfall and freeze, and thaw. Consequently, this study attempts to establish the soil water characteristic curve (SWCC) of fill materials, and conduct seepage analysis to assess the distribution of degree of saturation (DOS) for track transition zone in case of rainfall. The SWCC of fill materials was successfully obtained using filter paper test method. The results of seepage analysis revealed that rainfall intensity, the slope of backfill, backfill condition (fill or cut), and SWCC are significantly influential in controlling the distribution of DOS.
최찬용(Chanyong Choi),김현기(Hunki Kim),양상범(Sangbeom Yang),엄기영(KiYoung Eum) 한국지반신소재학회 2015 한국지반신소재학회 논문집 Vol.14 No.4
원형모형실험을 통해 철도노반재료로 사용되는 흙을 대상으로 함수비 변화에 따른 침하관계를 평가하였다. 초기 함수비에서 침하량비(Re)는 2.08이었으나, 초기함수비보다 2배 이상으로 함수비가 증가되었을 때 침하량비(Re)는 4.06으로 4배 이상의 침하가 발생하였다. 또한 실제 공용중인 콘크리트궤도에서 계측된 강우데이타를 기반으로 약 1년여간 현장에 매설된 함수비 측정장비를 통해 장기 함수비 변화추이를 관찰하였다. 콘크리트궤도의 직하부에 위치한 함수비는 강우강도에 따라 변화가 거의 없는 수준이며, 사면부에서는 최대 강우강도 20mm/hr가 초과되는 경우 약 4% 정도의 함수비 변화가 생기는 것을 볼 수 있다. 이러한 변화정도를 볼 때 콘크리트 궤도의 경우 배수성능이 적절히 유지된다면 노반 내부의 함수비 변화는 강우에 대하여 영향이 매우 미비할 것으로 판단된다. In this study, it was performed in characteristics of settlement of roadbed materials with variation of water content using cylinder model device. The ratio of settlement (Re) of subgrade soils in the initial water content were about 2.08, whereas it was increased about 4.06 which resulted in increase two times in the initial water content. Also, it was monitoring long-term to measure variation of the field water contents at concrete track using rainfall measuring sensors. The water content at directly underneath of concrete track rarely seems to affect the variation of water content, but it was increased by about 4% than intial water content with 20 mm/hr rainfall index at slope section. As for the result from the field date, it was determined that the water content of the inner subgrade layer was rarely affect caused by more than 20 mm/h rainfall index during if good drainage system at concrete track properly maintained.
실대형 실험을 이용한 가진주파수 변화에 따른 콘크리트궤도의 동적평가
최찬용(Chanyong Choi),김현기(Hunki Kim),엄기영(Kiyoung Eum),강윤석(Yunsuk Kang) 한국지반신소재학회 2014 한국지반신소재학회 논문집 Vol.13 No.3
호남고속철도에 부설된 동일한 궤도노반시스템을 실제 열차하중이 가능한 실대형 가진시험을 통해 성능을 평가하였다. 실험결과 Odemark 등가깊이 이론에 의한 노반압력과 매우 유사한 것을 확인하였다. 콘크리트궤도에서 정적하중 330 kN을 재하시 노반 상부의 토압은 50 kPa 이내로 발생하였고, 적하중시험과 반복하중시험 결과는 비교적 큰 차이가 없었다. HSB의 탄성변위는 증속시험 시 관리기준값 1 mm에 비해 약 1/100 수준이며, 노반의 탄성변위량과 비교해볼 때 1/175 정도로 매우 작은 변위가 발생하였다. 가진주파수의 크기에 따라 궤도노반의 동적거동은 가진주파수가 35 Hz이하에서는 모든 측정값이 거의 선형적으로 증가하였으나, 35 Hz이상에서는 윤중, 변위, 지반가속도 등이 감소하였다. In this study, the full scale model tests were performed with track-roadbed system such as Ho-nam high speed railway. The measured data gives good similar a roadbed pressure with equivalent depth to the Odemark’s theory. In the case of earth pressures have a under 50 kPa at upper-subgrade applying 330 kN static loading. Results of cyclic loading tests did not differ significantly from those of static loading test. The elastic displacement at HSB layer has a level of 1/100 compared to the 1 mm that it was evaluation criteria for speed up of High Speed Railway. Elastic displacement at subgrade layer was measured a level of 1/175. The dynamic characteristics of track-roadbed with loading frequency level were linearly increased under 35 Hz, while the wheel loading, displacement and acceleration of roadbed were decreased loading frequency above 35 Hz.