복층 터널의 중간 슬래브 진동 감쇠 탄성 고무받침 유무에 따른 지진 응답 특성에 미치는 영향

이상각 한서대학교 대학원 2025 국내박사

복층 터널은 도시화와 교통량 증가로 인해 지하 공간 활용의 필요성이 대두됨에 따라 효과적인 대안으로 자리 잡았으며, 현대 도시 인프라의 핵심 요소로 부상하고 있다. 특히 중간 슬래브는 터널의 강성과 안정성을 결정짓는 주요 구성 요소로서, 교통 체증 완화와 공간 효율성 증대라는 목표 달성에 중요한 역할을 수행한다. 그 러나 지진 하중과 같은 동적 하중 조건에서는 중간 슬래브의 결속 조건 및 설계 방 식에 따라 구조적 성능이 크게 달라질 수 있다. 본 연구는 복층 터널 중간 슬래브 의 지지 조건(양단 고정, 일단 고정, 양단 탄성지지)과 진동 감쇠 탄성 고무받침의 적용 여부가 내진 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석한다. 이를 위해 실내 모형 진동대 실험, 원심 모형 실험, 실대형 진동대 실험의 3단계 실험을 수행하고, 수치해석을 병행하여 실험 결과를 검증한다. 실내 모형 진동대 실 험에서는 양단 고정과 양단 탄성지지의 두 가지 결속 조건에 따른 중간 슬래브의 진동 응답 특성을 분석하고, 각 결속 방식의 장단점을 도출한다. 원심 모형 실험에 서는 진동 감쇠 탄성 고무받침의 유무에 따른 내진 성능 차이를 정량적으로 평가하 여 탄성 고무받침의 효과를 검증한다. 마지막으로, 실대형 진동대 실험에서는 다양 한 지진파 입력 시나리오를 바탕으로 복층 터널의 최종 내진 성능을 종합적으로 검 증한다. 분석 결과, 양단 고정 조건은 중간 슬래브의 강성을 극대화하여 지진 하중에 대해 안정적인 반응을 보이지만, 과도한 응력 집중으로 인해 구조 손상의 가능성이 높다. 반면, 양단 탄성지지 조건은 슬래브에 유연성을 제공하여 응력 집중을 완화하고 지 진 하중을 효과적으로 분산시키는 데 유리하다. 또한, 진동 감쇠 탄성 고무받침을 적용한 경우 지진 하중에 의한 가속도와 변위 응답이 크게 감소하여 구조물의 안정 성과 내구성이 향상된다. 반대로, 탄성 고무받침이 없는 경우 지진 하중이 중간 슬 래브에 직접 전달되어 변위와 가속도가 증가하고 손상 가능성이 높아지는 경향을 보인다. 본 연구는 복층 터널 설계 시 중간 슬래브의 결속 조건과 진동 감쇠 탄성 고무받 침의 적용 여부를 결정하는 데 중요한 기준을 제공하며, 지진 하중을 고려한 구조 적 안정성을 강화하고 복층 터널의 안전성과 내구성을 극대화하기 위한 설계 및 시 공 지침을 제시한다. 연구 결과는 복층 터널의 내진 설계 기준 정립과 시공 지침 개발에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 주제어: 복층 터널, 진동대 실험, 원심모형실험, 진동 감쇠 탄성 고무받침, 내진성 능, 중간슬래브, 일단 고정, 양단 고정, 양단 탄성지지

수치해석에 의한 함정탑재장비의 탄성지지 방법에 따른 수중방사소음 영향성 평가

이재영 부산대학교 대학원 2022 국내석사

수중 전투방식이 발전함에 따라 함정의 수중 음향스텔스 성능의 중요성이 지속적으로 강조되고 있으며, 이로 인해 함정의 수중방사소음 감소를 위한 노력이 요구되고 있다. 함정 수중방사소음의 주요 소음원은 프로펠러 공동(캐비테이션, cavitation) 발생 소음과 탑재장비로 인해 발생하는 공기전달소음(airborne noise:ABN)과 구조전달소음(structureborne noise:SBN) 등이 있으며, 프로펠러 캐비테이션 발생 속도(Cavitation Inception Speed:CIS) 이하에서는 탑재장비에 의한 구조전달소음이 수중방사소음에 높은 기여도를 가지므로, 함정 건조 시 탑재장비의 탄성지지 방법과 같은 소음절연 설계는 매우 중요한 요소이다. 이를 위해 본 연구에서는 함정 수중방사소음의 주요 소음원별 음향발생 특성에 대해 검토하고, 가상의 3,000 Ton급 함정을 대상으로 소음원별 수중방사소음에 미치는 영향을 추정하였다. 아울러, 대상함의 탑재장비 탄성지지 방법을 3가지로 구분하여 탑재장비의 구조전달소음이 수중방사소음에 미치는 영향을 수치해석을 통해 추정하고, 최적 설계방안을 제시하였다.

彈性支持를 받는 四角多孔板의 荷重分布係數에 關한 硏究

임정식 忠南大學校 1989 국내석사

The load distrivution factor in the perforated square plate under concentrated loads acting at arbitray points through elastic media are calculated for more accurate analysis of the plate. In the calculation of the load distribution factor, the perforated plate was converted into an orthotropic plate using the method suggested by J.B.Mahoney. The ortohtropic auxiliary plate extened in the both directions of the real plate was considered to get the deflection of the real plate by superposition method. The angle support of the real plate at four corners was replaced by point supports with equivalent elastic stiffness in the auxiliary plate. The deflections of the real plate obtained from the superposition method were compared with the results from ANSYS code to show the validity of the current method, then the calculation for the load distribution factor was performed. The results shows that the load distribution factor at periphery of the plate is larger than that of the central location with the variation of the stiffness of elastic media. This load distribution factor could be used for re-distribution of the loads in more accurate analysis of the plate loaded through elastic media, as well as it can be used for the anlysis of the elastic media as the load factors.

해양수송체 탑재 장비의 진동 저감을 위한 탄성마운트 강성 설계 연구

박찬경 창원대학교 일반대학원 2025 국내석사

Recently, the standards for vibration and noise have been steadily increasing to ensure a comfortable life on board. Reflecting this, vibration and noise regulations have been continuously strengthened. Various vibrations and noises occurring inside the ship directly affect the living and working environment on board, causing hearing loss and reduced work efficiency for the crew. Therefore, regulations on vibration and noise are being mandatorily applied, and the allowable standards are being further strengthened. To protect the crew and meet the enhanced allowable standards, it is essential to appropriately predict and establish measures to reduce vibration and noise during ship design. Predicting and managing the vibrations generated in ships at an appropriate level is a crucial design procedure. Furthermore, a design plan for controlling and managing ship vibration must be derived and applied with minimal time and cost to construct a low-vibration ship. Ship noise and vibration control is achieved by establishing measures using empirical methods and computer-aided engineering (CAE) predictions from the initial design stage and implementing follow-up measures based on measurement results after the ship is constructed. However, follow-up measures taken after ship construction can lead to increased construction costs. Therefore, reliable vibration analysis that can be quickly utilized from the initial design stage in the ship equipment industry is necessary. Elastic support mounting systems using vibration isolation rubber are known to be very economical and effective methods used in ships. The rigid body free vibration analysis, which models the entire mass as a single point mass, is very simple in modeling, and the analysis error is not significant because the stiffness of the equipment is much larger than the stiffness of the elastic support. Therefore, it can save a lot of time compared to performing finite element analysis (FEM) and can be quickly utilized. In this paper, the excitation frequency at major excitation sources in the ship will be calculated, followed by the free vibration modeling and analysis of ship equipment using elastic mount, and measurements will be conducted. The reliability will be verified by comparing the results of the analysis performed by the program with the analysis results and measurements. Furthermore, through these results, the re-selection and improvement of mounts to avoid resonance will be verified. 최근 안락한 선상 생활을 위하여 선주들의 진동과 소음에 대한 기준이 꾸준히 높아지고 있다. 이를 반영하듯 진동소음 규제가 꾸준히 강화되고 있다. 여러가지 선박내 발생되는 진동과 소음은 선박 내부 거주 및 근무환경에 직접적인 영향을 끼치는 요소로서 선원의 청력감소, 작업능률저하를 야기한다. 이 때문에 진동과 소음에 대한 규제가 의무적으로 적용되고 있으며 허용기준이 더욱 강화되고 있다. 선원을 보호하고, 강화된 허용기준을 만족하기 위하여 선박설계시 진동과 소음을 적절히 예측하여 저감대책을 수립할 수 있어야 한다. 선박에서 발생되는 진동을 예측하고 적정 수준으로 관리하는 것은 매우 중요한 설계절차다. 아울러 최소한의 시간과 비용으로 선박진동제어 및 관리를 위한 설계방안을 도출하고 적용하여 저 진동선박을 건조할 수 있어야 한다. 선박소음진동제어는 초기 설계부터 경험적인 방법 및 컴퓨터 이용공학(CAE)을 활용한 예측 그리고 선박이 건조된 시점에서 계측결과를 바탕으로 방진대책을 수립하고 적용한다. 하지만 선박이 건조된 시점에서 이루어지는 후속대책은 건조비 증가로 이어진다. 이를 위해 선박용 장비 산업에서 초기설계단계에서 신속하게 활용할 수 있고 결과에 대한 신뢰성이 확보된 진동해석이 필요하다. 탄성지지를 방진고무를 이용한 탄성지지 마운팅 시스템은 선박에서 사용되어지는 아주 경제적이고 효과적인 방법으로 알려져 있다. 전체의 질량을 하나의 질점으로 모델링하는 강체의 자유진동 해석은 모델링은 매우 단순하며, 장비의 강성이 탄성지지의 강성보다 매우 크기 때문에 해석상의 오차가 크지 않다. 때문에 유한요소해석(FEM)을 수행하는 것보다 많은 시간을 줄일 수 있으며, 신속하게 활용이 가능하다. 본 논문에서는 선박의 주요 기진원에서 가진 주파수를 계산 후, 탄성지지를 이용한 선박용 장비의 자유진동 모델링과 해석 수행 그리고 계측을 실시할 예정이다. 프로그램을 통한 해석 수행결과, 제작사의 해석결과와 계측 결과의 비교 검토를 통하여, 신뢰성을 확인하고자 한다. 또한 이 결과를 통하여 공진 회피를 위한 마운트 재선정 및 개선을 확인하고자 한다.

탄성지지 마운트의 유연재질의 점탄성 거동해석

김종만 충남대학교 대학원 2007 국내석사

The equipments of naval ship must be isolated to avoid the excessive vibration, noise and impact load. For this purpose the elastic mount made of the rubber are used. However we are now in a difficult situation to estimate the accurate efficiency, because the rubber has the properties which are non-linear relationship between stress and strain. For this reason, The detailed structure analysis method has been studied by FEM to analyze the non-linear viscoelastic behaviors of elastic rubber mount.

이동질량에 의한 탄성지지된 보의 동적응답

이종원 공주대학교 교육대학원 2003 국내석사

국문초록 이동질량에 의한 탄성지지된 보의 동적응답 공주대학교 교육대학원 기계금속전공 이종원 탄성 스프링에 지지되고, 일정 속도의 이동 질량에 의한 양단 단순 지지보의 동적 응답에 관한 수치 해석 및 실험을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 스프링 지지가 없는 경우, 이동질량의 속도 비 및 질량 비의 증가에 따라 최대 동적 처짐을 일으키는 이동질량의 위치는 보의 우측 단으로 이동된다. 2. 이동질량의 속도가 작은 경우 보의 최대 동적 처짐은 스프링 위치에 관계없이 스프링강성이 작은 쪽이 크게 된다. 이동질량의 속도가 큰 경우는 항상 스프링 강성이 작은 쪽이 큰 동적 처짐을 유발하는 것이 아니다. 3. 이동질량의 속도가 작은 경우 전반적으로 무차원 스프링 위치 가 에서는 무차원 스프링 상수 값의 증가에 따라 최대 동적 처짐을 일으키는 이동질량의 위치는 보의 우측 단으로 이동되며, 에서는 값의 증가에 따라 좌측 단으로 이동된다. 4. 고정된 스프링 상수 값에 비해, 이동질량의 질량 비, 이동질량의 속도에 관계없이, 스프링이 이동질량의 진입단 쪽에 있을 경우가 최대 동적 처짐이 유발된다. 5. 이동질량을 받는 탄성지지스프링 지지된 보의 동적 처짐에 관한 수치해석의 검증을 위한 실험을 행하였으며, 동적 처짐에 관한 실험결과 수치해석 결과와의 근사한 일치를 통해 수치해석의 타당성이 검토되었다. ABSTRACT Dynamic Response of Elastically Restrained Beams Under a Moving Mass Jong-Won Lee Department of Mechanical and Metallurgical Engineering, Graduate School Kong Ju National University The thesis deals with the dynamic behaviors of an elastically restrained beam under a moving mass. The beam is simply supported at its both ends, and the translational spring is attached to the arbitrary position of the beam. In this thesis, the governing equations of motion taking into account of all inertia effects of the moving mass were derived by Galerkin's mode summation method, and Runge-Kutta integration method was applied to solve the differential equations. Numerical solutions for dynamic deflections of beams were obtained for the changes of the various parameters (spring stiffness, spring position, mass ratios and velocity ratios of the moving mass). In order to verify propriety of the numerical solutions, experiment was conducted. Through the experiment and numerical analysis, the following conclusions are as follows : 1. Without spring supports, the position of the moving mass causing maximum dynamic deflections moves toward the right side of the beam with increasing velocity ratio, and mass ratio, . 2. In the case of small velocity of the moving mass, maximum dynamic deflections of the beam with large spring stiffness is greater than that with small spring stiffness regardless of the spring position and mass ratios of the moving mass. However, in the case of large velocity of the moving mass, dynamic deflections due to more smaller spring stiffness are not always bigger than that due to more larger spring stiffness. 3. In the case of the small velocity of the moving mass, the position of the moving mass causing maximum dynamic deflections moves toward the right side of the beam with increasing spring stiffness for the spring position 0.5. For 0.5, however, the position of the moving mass representing maximum dynamic deflections moves toward the left side of the beam. 4. For a fixed value of spring stiffness, maximum dynamic deflections occur at the spring position near the moving mass entrance, regardless of the mass ratios, and velocity ratios, . 5. Numerical results for the dynamic response of the beam due to moving mass agreed well with the experimental ones, therefore, propriety of the numerical solutions was verified.

교량 접속판의 설계방법에 대한 연구

이옥열 인제대학교 일반대학원 2014 국내석사

교량 접속판(Bridge Approach Slabs, BAS)은 교대와 뒤채움부사이의 부등침하 효과를 감소시켜 단차를 최소화하고 포장채의 파손방지 및 주행성 향상을 위해 철근콘크리트 접속판이 사용되고 있다. 모든 접속판은 하나의 단부는 교량 교대에 지지되어있으나 다른 단부는 지반 채움재나 지지슬래브에 의해 지지되어진다. 이러한 설계는 두 개의 다른 지반시스템에 의해 지지되는 구조부재에 기인한다. 교량 접속판의 광범위한 사용에도 불구하고 합리적인 설계절차가 없는 상태이다. 현행 도로교설계기준과 도로설계요령에서는 접속판 길이의 70%를 지간으로 한 단순보로 간주하여 설계하고 있다. 반면에, AASHTO 도로교설계기준은 접속판 설계에 대한 어떤 지침도 제공하고 있지 않으나 AASHTO LRFD에서는 종방향 지간이 이상으로 설계되는 단순지지 슬래브교량에 대한 설계기준을 제공하고 있다. 이러한 설계는 과다설계와 비경제적인설계가 되므로 BAS의 시공단가를 줄이기 위해 설계 대안이 필요하다. 본 연구의 목적은 슬래브아래의 잠재적 유실을 고려할 수 있는 탄성지지 보(BAS-ES)모델을 조사하는데 있다. BAS아래의 지반유실과 가장 불리한 하중조건에 대한 설계모멘트를 구하기 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 MIDAS/ CIVIL를 사용해 수치해석을 수행했다. 특정위치에 탄성스프링을 선택적으로 제거함으로써 BAS아래에 잠재적 유실을 고려하였다. 사용한 매개변수는 경간장, 유실길이, 유실위치, 지반반력계수이며 지반은 느슨한, 중간, 조밀한 사질토를 사용했다. 매개변수 수치해석을 통해 교량 교대와 가까운 지역의 유실과 비교해 중앙지간에 근접할수록 최대모멘트가 발생한다는 것을 알 수 있었다. 또한, 탄성지지 보 모델을 사용해 AASHTO LRFD 교량설계기준에 근거한 설계모멘트와 국내 도로교설계기준의 설계모멘트를 비교하였다. 유실을 고려한 탄성지반 접속판의 설계모멘트가 증가할지라도 현행 접속판 설계와 비교해 여전히 비용절감 효과를 꾀할 수 있었다. Bridge approach slabs (BAS) are normally constructed with reinforced concrete slabs in order to minimize differential settlement effects and to provide a smooth transition between the bridge deck and the roadway pavement. All approach slabs are supported on a corbel of the bridge abutment at one end and on the subgrade soil fill at the pavement side, BAS can lose their contact and support from soils due to the settlement of embankment soil. This design results in one structural member being supported by two very different foundation systems. There are no uniform or rational design procedures for BAS despite of their extensive usage. The current Korean Roadway Design Guidelines treat the BAS as a simply supported beam with 70% of the span length. Whereas the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Stanndard Specification does not provide any guidelines for designing BAS, AASHTO Load and Resistance Factor Design (LRFD) Bridge Design Specifications provide design specification for a simply supported slab bridge designed to span more than 4.6 m longitudinally. This results in very conservative and uneconomical design and alternative design solution is needed to reduce the cost of construction of BAS. The objective of this study was to investigate a beam on elastic support (BAS-ES) which takes into account a potential loss of soil support underneath the slab. By using the commercial computer software MIDAS/CIVIL, an extensive numerical analysis was performed to determine design moments considering loss of soil support (up to 70 percent) under BAS and the worst loading conditions. Removing springs from certain locations simulated settlement and void formulation in the model. The parameters used in this study were span length, washout length, washout location, soil modulus, and the soil profiles are loose, medium, and dense sands. It was shown from the parametric study that washout regions closer to the midspan exhibit larger design moment in the slab compared to washout closer to the abutment. The design moments based on AASHTO LRFD Bridge Design Specifications were compared to those of Korean Standard Highway Bridge Specifications. Even if the deign moment from BAS-ES was increased to incorporate the effect of the potential washout, significant savings could still be achieved compared to the current BAS design.

彈性支持下에서 均一하게 分布한 非保存力을 받는 보의 挫屈에 관한 硏究

김문영 서울大學校 大學院 1984 국내석사

彈性支持床에 있는 보理論에 衣한 高速鐵道 枕木의 解析

백경래 漢陽大學校 産業大學院 1994 국내석사

탄성지지 조건 하에서 보강판 및 RO-RO 선의 주 부재의 유효 폭에 관한 고찰 : 유효폭에 관한 고찰

김대호 인하대학교 일반 대학원 2005 국내석사