3. 이완하중 적용방식에 대한 개요
1) 연직방향 이완하중 재하방식
잔류수압의 경우는 부재의 축방향으로 재하를 하되,
이완하중은 계산식을 통해 하중고를 산정하여 터널의 폭 만큼의 범위에만 재하하는 방식으로서,
다만 프로그램상에서 이완하중을 재하 할 때에 Projection을 꼭 체크를 하여 빔요소에 작용하는 하중을 하중작용 방향의 수직선상에 투영된 보요소 길이에 대해 재하 하여야 한다.
2) 연직, 수평방향 분리 이완하중 재하방식
잔류수압의 경우는 부재의 축방향으로 재하를 하되,
이완하중은 계산식을 통해 하중고를 산정하여 터널의 폭 만큼의 범위에 연직방향 이완하중으로 재하를 하고, 수평방향의 이완하중을 산정하여 수평방향에도 이완하중을 재하하는 방식이다.
수평방향 이완하중은 터널의 깊이에 따라 토피고가 달라지므로, 그에 따라 하중을 일정하게 늘어난 값으로 재하하는 것이 특징이다.
위와 마찬가지로 이완하중을 재하할때는 Projection을 꼭 체크하여야 한다.
3) 부재 축방향 이완하중 재하방식
잔류수압을 재하 하는 것과 마찬가지로 이완하중은 계산식을 통해 하중고를 산정하여 부재의 축방향으로 하중을 재하한다.
부재의 축방향으로 하중을 재하하기 때문에 Projection으로 하중을 재하할 필요가 없다.
4. 이완하중 적용방식에 따른 Midas Civil 구조해석 결과 분석
1) 연직방향 이완하중 재하방식
최대 모멘트 633.63kNm 발생, 터널 천단 및 바닥 최대 모멘트 발생
2) 연직, 수평방향 분리 이완하중 재하방식
최대 모멘트 572.78kNm 발생, 터널 측벽하단(572.78) 및 바닥(478.72) 최대 모멘트 발생
3) 부재 축방향 이완하중 재하방식
최대 모멘트 453.99kNm 발생, 터널 측벽하단(453.99) 및 바닥(440.09) 최대 모멘트 발생
4) 검토결과
부재에 작용하는 이완하중 재하 형식에 따라,
1) 연직방향 > 2) 연직, 수평방향 > 3) 부재축방향
으로 최대 모멘트가 발생하는 것을 확인하였으며 모멘트 발생 경향이 각기 다름을 알 수 있다.
참고자료 및 참고문헌
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Rose, D. (1982), “Revising Terzaghi’s tunnel rock load coefficient”, Proceedings of 23rd U.S Symposium on Rock Mechanics, AIME, New York, pp. 953-960.
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Terzaghi, K. (1946), Introduction to tunnel geology in rock tunneling with steel supports, Commercial shearing and stamping company, Youngstown, Ohio.
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Unal, E. (1983), Design guideline and roof control standards for coal mine roofs, Ph.D. Thesis, The Pennsylvania State University.
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Grimstad, E., Barton, N. (1993), “Updating the Q-system for NMT”, Proceedings of int. symp. on sprayed concrete - modern use of wet mix sprayed concrete for underground support, Fagernes, Oslo, pp. 46-66.
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한국건설기술연구원(2013), 철도건설 경쟁력 확보를 위한 제반 연구 –터널분야- 최종보고서
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서울과학기술대학교 건설시스템공학과 졸업
서울대학교 건설환경종합연구소 연구원 근무
터널 전문 설계사 근무
종합 설계사 근무
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