차량 충돌하중을 고려한 지하차도 기둥의 동적해석
Dynamic Analysis of Underpass Column Considering Vehicle Collision Load
초록/요약
현재 국내는 산업화와 더불어 도시화가 빠르게 진행 중에 있으며, 포화상태에 이른 대도시의 공간을 효율적으로 활용하기 위해 복잡한 형상의 도로건설이 증가되고 있다. 이러한 복잡한 형상의 도로들은 효율적일 수 있으나, 사고 시 1차적 피해인 인명, 재산 피해는 물론, 2차적 피해인 경제적, 시간적 피해가 예상된다. 현재 우리나라 교통사고는 도로교통공단의 통계에 의하면 2012년 기준 약 113만 건이 발생하였으며, 이중 차량-공작물 충돌사고는 2만여 건에 이른다. 대표적으로 1998년 발생한 서울 반포대교 지하차도 기둥 충돌사고에서는 지하차도 기둥 6개가 완전 또는 부분 파괴되어 구조물들이 도로 위로 무너져 내려 교통이 통제되고 복구 또한 오랜 기간이 소요되어 간접적인 재산피해가 발생하였다. 이러한 지하차도 기둥의 충돌사고를 고려해 볼 때 충돌에 대하여 안전성과 경제성을 적절히 확보할 수 있는 설계가 필요할 것이다. 따라서 본 연구에서는 사고사례에 근거한 지하차도 기둥의 충돌 시나리오를 작성하여 시나리오를 기준으로 한 동적해석을 실시하였다. 비선형 유한요소프로그램인 LS-DYNA를 해석에 이용하였으며, 피충돌체인 기둥의 모델은 현재 사용되고 있는 지하차고 기둥의 제원을 참고하여 모델링하였고, 차량의 모델은 CM/E Group에서 모델링한 European Standard EN-1317 Test Vehicle Model을 사용하였다. 해석결과 16ton, 38ton 차량에서 충돌 속도 80km/h 일 경우 기둥에 치명적인 손상을 가져왔으며, 이를 예방하기 위해서는 적절한 방호시설의 구축이 불가피할 것으로 판단된다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 2 장 충돌분석 및 충돌시나리오 3
2.1 차량 충돌 사고 조사 3
2.2 차량 충돌에 의한 지하차도 기둥의 피해 사례 6
2.3 충돌에 의한 지하차도 기둥의 손상 시나리오 도출 9
제 3 장 충돌에 의한 구조물 해석 이론 10
3.1 충돌에 의한 구조물 해석 10
3.2 동적해석 기본 이론 11
3.2.1 내연적 시간 적분법(Implicit Method) 12
3.2.2 외연적 시간 적분법(Explicit Method) 14
제 4 장 지하차도 기둥의 충돌해석 16
4.1 해석대상 모델링 16
4.1.1 차량 제원 16
4.1.2 지하차도 기둥 제원 18
4.2 충돌에 따른 기둥의 손상 평가 21
4.2.1 피충돌체 형상에 따른 충격하중 비교 22
4.2.2 피충돌체 재료물성에 따른 충격하중 비교 28
4.2.3 차량의 종류에 따른 기둥의 손상 33
4.2.4 충돌 속도에 따른 기둥의 손상 46
제 5 장 결론 52
참고문헌 54
