유한요소해석과 주파수반응함수(FRF)분석에 의한 도시철도 하부 공동유무 평가

초록

최근 도심지 지반 내 공동발생 건수와 이로 인한 피해가 급증하고 있다. 이 중 도시철도 인근에 발생하는 공동은 지반 침하 및 함몰 등을 유발하여 궤도의 침하와 틀림을 발생시킴으로써 궤도 안정성에 심각한 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS 를 이용하여 도시철도 궤도하부에 가상의 공동발생시 공동발생 궤도구간에 대한 동적 구조해석을 실시하였다. 동적구조 해석 결과(a)를 FFT(Fast Fourier Transform)처리하여, 도시철도 하부지반에 발생하는 공동의 크기(D) 및 깊이(z), 수평거리(h) 및 지반 탄성계수(E) 차이에 따른 FRF(Frequency Response Function)를 구하였으며 특정 주파수 대역에서의 진폭값 및 주파수 반응특성이 크게 변화하는 것을 확인하였다. 따라서 동적충격에 의한 FRF 분석을 통해 도시철도 하부지반의 공동 발생여부를 확인할 수 있다.