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표제지
요지
목차
제1장 서론 15
1.1. 연구 배경 15
1.2. 연구 목적 18
1.3. 논문 구성 19
제2장 이론적 고찰 20
2.1. 세그먼트 라이닝 20
2.1.1. 세그먼트 라이닝 해석 모델 20
2.1.2. 세그먼트 라이닝 작용하중 28
2.1.3. 지반하중 산정 29
2.1.4. 측압계수 34
2.1.5. 하중재하 모델 37
2.1.6. 지반반력 스프링계수 38
2.1.7. 세그먼트 이음부 회전 스프링계수 39
2.1.8. 세그먼트 이음부 전단 스프링계수 41
2.2. 복층터널 43
2.2.1. 프랑스 파리 A86 지하도로 사례 43
2.2.2. 말레이시아 SMART 지하도로 사례 52
2.2.3. 복층터널 특성분석 56
2.2.4. 슬래브 하중 59
2.2.5. 슬래브 연결형식 61
제3장 복층터널 세그먼트 라이닝 수치해석 모델 63
3.1. 해석 개요 63
3.2. 터널 제원 및 해석조건 64
3.3. 세그먼트 라이닝 해석 모델 65
3.4. 하중 산정 67
제4장 중간슬래브와 측압계수에 따른 역학적 거동 68
4.1. 개요 및 해석조건 68
4.2. 해석 결과 70
4.2.1. 휨모멘트 70
4.2.2. 축력 75
4.2.3. 전단력 78
4.2.4. 중간슬래브에 따른 거동 비교 81
4.3. 결과 요약 84
제5장 슬래브 연결형식에 따른 역학적 거동 86
5.1. 개요 및 검토조건 86
5.2. 해석 결과 89
5.2.1. 슬래브와 측압계수에 따른 세그먼트 라이닝의 거동 89
5.2.2. 슬래브 연결형식에 따른 세그먼트 라이닝의 거동 97
5.2.3. 슬래브 연결형식에 따른 슬래브의 거동 104
5.3. 결과 요약 107
제6장 결론 110
참고문헌 114
부록 118
A1. 중간슬래브와 측압계수에 따른 수치해석 결과 119
A2. 슬래브 연결형식에 따른 수치해석 결과 146
ABSTRACT 154
Table 2.1. Elastic equations to compute member force (ITA, 2000) 24
Table 2.2. Duddeck & Erdmann formulae 25
Table 2.3. Modified ground load classification table of Terzaghi 31
Table 2.4. Case of overburden pressure applied many countries and the... 32
Table 2.5. DB load 59
Table 3.1. Design detail for segmental lining 64
Table 5.1. Relative difference of maximum bending moment between fixed... 103
Table 5.2. Bending moment of slabs 105
Table 5.3. Axial force of slabs 106
Fig. 2.1. Segmental lining 21
Fig. 2.2. Beam spring model 22
Fig. 2.3. Analysis model of segmental lining 22
Fig. 2.4. Duddeck & Erdmann analysis model 23
Fig. 2.5. Two ring beam-spring model 27
Fig. 2.6. The distribution of loads used in the usual calculation method 28
Fig. 2.7. Terzaghi loosening earth pressure 29
Fig. 2.8. Relationship between in situ stresses and depth 35
Fig. 2.9. Variation of stress ratio(K) with depth in Korea 36
Fig. 2.10. Analysis models 37
Fig. 2.11. Two layer structure of backfill and ground 38
Fig. 2.12. Beam-spring model with rotary spring 39
Fig. 2.13. Estimation terms of rotation spring coefficient 40
Fig. 2.14. Shear spring and rotary spring of two ring beam-spring model 41
Fig. 2.15. Estimation terms of shear spring coefficient 42
Fig. 2.16. The plan of A86 in Paris, France 44
Fig. 2.17. Cross section of A86 tunnel 45
Fig. 2.18. Segmental lining of A86 tunnel 46
Fig. 2.19. Universal type of segmental ring 47
Fig. 2.20. Bracket and elastomeric bearing in A86 tunnel 48
Fig. 2.21. Installation of lower slab in A86 49
Fig. 2.22. Pouring of upper slab in A86 50
Fig. 2.23. Frameworks for middle slab benches in A86 50
Fig. 2.24. Reinforcement of middle slab in A86 51
Fig. 2.25. Pouring of middle slab in A86 51
Fig. 2.26. The plan of SMART in Kuala Lumpur, Malaysia 52
Fig. 2.27. The three flood modes of SMART tunnel 53
Fig. 2.28. Operation of moderate storm 54
Fig. 2.29. Cross section of SMART tunnel 55
Fig. 2.30. Single deck tunnel 56
Fig. 2.31. Cross section of Fuxing tunnel 57
Fig. 2.32. Compact vehicle model 60
Fig. 2.33. A connection type of slab and lining 61
Fig. 2.34. Unfixed type of slab connection 62
Fig. 3.1. Ground load modelling 65
Fig. 3.2. The beam-spring model of a double deck tunnel 66
Fig. 4.1. Bending moment among middle slab and K0 cases in unfixed type 71
Fig. 4.2. Relationship between bending moment and K0 in no slab(이미지참조) 72
Fig. 4.3. Relationship between bending moment and K0 in middle slab(이미지참조) 73
Fig. 4.4. Relationship between max. bending moment and K0(이미지참조) 74
Fig. 4.5. Axial force among middle slab and K0 cases in unfixed type(이미지참조) 76
Fig. 4.6. Relationship between axial force and K0(이미지참조) 77
Fig. 4.7. Absolute shear force among middle slab and K0 cases in unfixed...(이미지참조) 79
Fig. 4.8. Relationship between shear force and K0(이미지참조) 80
Fig. 4.9. Bending moment in middle slab (K0=0.00, 2.00)(이미지참조) 81
Fig. 4.10. Bending moment (K0=1.00)(이미지참조) 82
Fig. 4.11. Member forces by K0 in no slab(이미지참조) 83
Fig. 5.1. Comparison of bending moment among Slab 0, 1, 2 Cases... 90
Fig. 5.2. Comparison of bending moment among Slab 0, 1, 2 Cases... 90
Fig. 5.3. Comparison of bending moment among Slab 0, 1, 2 Cases... 92
Fig. 5.4. Comparison of bending moment among Slab 0, 1, 2 Cases... 92
Fig. 5.5. Comparison of bending moment among Slab 0, 1, 2 Cases... 94
Fig. 5.6. Comparison of bending moment among Slab 0, 1, 2 Cases... 94
Fig. 5.7. The influence of different K0 values on the bending moment... 96
Fig. 5.8. The influence of different K0 values on the bending moment... 96
Fig. 5.9. Comparison of bending moment between fixed and unfixed types... 98
Fig. 5.10. Comparison of bending moment between fixed and unfixed types... 99
Fig. 5.11. Comparison of bending moment between fixed and unfixed types... 100
Fig. 5.12. Comparison of bending moment among connection types and K0...(이미지참조) 101
Fig. 5.13. Difference of bending moment due to different K0 values(이미지참조) 102
Fig. 5.14. Maximum bending moment of segment lining and slabs... 109
Fig. A1.1. Bending moment of segmental lining in K0=0.0(이미지참조) 119
Fig. A1.2. Bending moment of segmental lining in K0=0.25(이미지참조) 120
Fig. A1.3. Bending moment of segmental lining in K0=0.5(이미지참조) 121
Fig. A1.4. Bending moment of segmental lining in K0=0.75(이미지참조) 122
Fig. A1.5. Bending moment of segmental lining in K0=1.0(이미지참조) 123
Fig. A1.6. Bending moment of segmental lining in K0=1.25(이미지참조) 124
Fig. A1.7. Bending moment of segmental lining in K0=1.5(이미지참조) 125
Fig. A1.8. Bending moment of segmental lining in K0=1.75(이미지참조) 126
Fig. A1.9. Bending moment of segmental lining in K0=2.0(이미지참조) 127
Fig. A1.10. Axial force of segmental lining in K0=0.0(이미지참조) 128
Fig. A1.11. Axial force of segmental lining in K0=0.25(이미지참조) 129
Fig. A1.12. Axial force of segmental lining in K0=0.5(이미지참조) 130
Fig. A1.13. Axial force of segmental lining in K0=0.75(이미지참조) 131
Fig. A1.14. Axial force of segmental lining in K0=1.0(이미지참조) 132
Fig. A1.15. Axial force of segmental lining in K0=1.25(이미지참조) 133
Fig. A1.16. Axial force of segmental lining in K0=1.5(이미지참조) 134
Fig. A1.17. Axial force of segmental lining in K0=1.75(이미지참조) 135
Fig. A1.18. Axial force of segmental lining in K0=2.0(이미지참조) 136
Fig. A1.19. Shear force of segmental lining in K0=0.0(이미지참조) 137
Fig. A1.20. Shear force of segmental lining in K0=0.25(이미지참조) 138
Fig. A1.21. Shear force of segmental lining in K0=0.5(이미지참조) 139
Fig. A1.22. Shear force of segmental lining in K0=0.75(이미지참조) 140
Fig. A1.23. Shear force of segmental lining in K0=1.0(이미지참조) 141
Fig. A1.24. Shear force of segmental lining in K0=1.25(이미지참조) 142
Fig. A1.25. Shear force of segmental lining in K0=1.5(이미지참조) 143
Fig. A1.26. Shear force of segmental lining in K0=1.75(이미지참조) 144
Fig. A1.27. Shear force of segmental lining in K0=2.0(이미지참조) 145
Fig. A2.1. Bending moment of segmental lining in K0=0.5(이미지참조) 146
Fig. A2.2. Bending moment of segmental lining in K0=1.0(이미지참조) 147
Fig. A2.3. Bending moment of segmental lining in K0=1.5(이미지참조) 148
Fig. A2.4. Bending moment of slabs in unfixed type 149
Fig. A2.5. Axial force of slabs in unfixed type 149
Fig. A2.6. Shear force of slabs in unfixed type 150
Fig. A2.7. Bending moment of slabs in fixed type (K0=0.5)(이미지참조) 150
Fig. A2.8. Axial force of slabs in fixed type (K0=0.5)(이미지참조) 151
Fig. A2.9. Bending moment of slabs in fixed type (K0=1.0)(이미지참조) 151
Fig. A2.10. Axial force of slabs in fixed type (K0=1.0)(이미지참조) 152
Fig. A2.11. Bending moment of slabs in fixed type (K0=1.5)(이미지참조) 152
Fig. A2.12. Axial force of slabs in fixed type (K0=1.5)(이미지참조) 153
초록보기 더보기
세계의 대도시들은 도심 교통 혼잡을 줄이고, 쾌적한 환경을 조성하기 위하여 지하 교통 네트워크를 구축하고 있다. 이와 같은 추세를 반영하여 국내도 지하 교통 네트워크 건설을 계획하고 있다. 이러한 대도시의 지하터널 건설에는 굴착 중 도심지의 진동과 소음 최소화가 필수적이며 이를 위해 쉴드TBM에 의한 기계화 공법이 필요하다. 그리고 교통, 수로, 공동구 등의 다목적 활용과 제한된 공간의 활용을 극대화하기 위해 복층터널의 적용성이 높아지고 있다. 하지만 이러한 쉴드 TBM에 의한 복층터널과 관련된 기존의 연구들은 슬래브에 한정되거나, 세그먼트 라이닝에 한정되는 단순모델 위주로 검토되어 왔다. 따라서 슬래브와 세그먼트 라이닝을 복합적으로 연계시켜 역학적 거동을 파악하는 것이 필요한 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 세그먼트 라이닝 설계를 위한 해석모델, 하중, 지반반력 스프링 계수, 세그먼트 이음부 스프링 계수 등의 기본적 이론을 분석하였고, 복층터널의 사례를 수집하여 그 특성을 분석하였다. 복층터널은 여러 개의 슬래브가 설치될 수 있다. 상부 슬래브는 보통 환기용으로 작용하는 하중이 작으며, 또한 환기방식에 따라 생략될 수 있으므로 분석에서 제외하고, 중간슬래브와 하부슬래브를 거동분석을 위한 복층터널 제원으로 적용하였다. 그리고 복층터널 슬래브에 작용하는 하중과 슬래브와 세그먼트 라이닝과의 연결구조에 대해 분석을 하였으며, 중간슬래브의 유무와 측압계수에 따른 매개변수 해석을 수행하여 세그먼트 라이닝의 거동변화를 분석하였고, 이를 통하여 복층터널에서의 슬래브의 영향성을 확인하였다.
내부공간의 사용목적에 따라 슬래브와 세그먼트 라이닝의 연결형식은 고정형과 분리형 두가지 형식이 있다. 이를 반영하여 측압계수 값과 슬래브와 세그먼트 라이닝의 연결형식에 따른 수치해석을 수행하여 복층터널의 역학적 거동을 분석하였다.
그 결과 슬래브 연결구조의 고정형 적용은 슬래브에 발생하는 휨모멘트를 감소하여 슬래브의 슬림화에는 유리하지만, 슬래브 하중과 거동이 세그먼트 라이닝으로 전달되어 세그먼트 라이닝에 작용하는 단면력이 증가하고 연결부에 하중이 집중되어 경제성과 안정성에 불리한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 그러므로 슬래브와 세그먼트 라이닝의 연결형식은, 말레이시아의 SMART 터널과 같이 수로 등의 특수목적으로 인한 내수압의 발생 등 특별한 조건일 경우를 제외하고, 분리형의 적용이 일반적으로 유리함을 확인하였다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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