면진층 구조를 가진 다중쉘 해저터널의 응력 저감 효과

초록

일반적으로 해저 터널은 고수압 조건을 고려해야 한다. 고수압 조건 하에서 구조물에 가해지는 외력에 저항하기위해서는 두꺼운 라이닝 두께를 필요로 하며, 이는 터널 굴착 단면적 증가로 인한 공사비 증가로 이어진다. 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 2중 라이닝의 사이에 탄성재를 설치하여 면진 구조를 형성한 다중쉘 터널 형식을 제안하고 유한요소 수치해석을 수행하였다. 콘크리트 재료의 외측 라이닝과 금속 재료의 내측 라이닝 사이에 댐퍼와탄성재 채움으로 이루어진 면진 구조를 가진 터널을 수심 80 m에서의 수압 및 토압이 작용하는 조건으로 모델링하고, 지진 하중 작용 시 다중쉘 터널의 거동을 분석하였다. 면진층은 내, 외측 라이닝의 연결을 강결에서 탄성 연결로 변화시켜 외측 라이닝에 작용하는 응력의 상당 부분을 흡수하는 역할을 하며 내측 라이닝에 작용하는 부재력을 크게 저감시키는 것으로 나타났다. 외측 라이닝의 두께가 얇을수록, 내측 라이닝의 두께가 두꺼울수록 내측 라이닝의 하중 분담이 커지므로 부재력이 증가하는 경향을 보였다.

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