지하철 박스 구조물의 변위거동에 따른 손상영향 평가 = Evaluation of Damage Effect According to Displacement of Subway Box Structures

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzed the correlation between the displacement behavior and damage of subway box structures, and suggested an analysis technique that can predict the location and scale of dam— age by comparing the results of visual inspection and field meas— urements with numerical analysis results.
In this study, the displacement function was derived based on the level measurement results and the subgrade modulus and the sectional force were calculated for each location through the con— tinuous elastic beam analysis applying the subgrade modulus as a boundary condition.
The numerical analysis performed in this study compared the stress calculated by applying the displacement function for each position of the subway box structure according to the continuous elastic beam theory and the location and size of the damage of the subway box structure derived from the visual inspection results, and the damage status and analysis results were estimated to be in relatively good agreement.
In addition, the 3D analysis results (the location and scale of damage to the subway box structures) were compared with the visual inspection results to prove the adequacy of the analysis
results.
Using the damage effect analysis technique presented in this study, the external boundary conditions that cause major deforma— tion of the subway box structure were calculated and the members and locations where damage could occur were analyzed as predictable.
Therefore, it was analyzed that repair and reinforcement at the correct location would be possible by predicting the location and scale of damage to the subway box structure using the evaluation method proposed in this study.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 지하철 박스 구조물의 변위거동과 손상의 상관관계를 분석한 연구로서 외관조사, 현장측정경과와 수치해석결과를 비교하여 구조물의 손상위치 및 규모를 에측할 수 있는 분석기법을 제안하였다.
본 연구에서는 수준측량결과를 바탕으로 변위함수를 도출하고 지반탄성계수를 경계조건으로 적용한 연속탄성기초보 해석을 통해 위치별 지반탄성계수 및 단면력을 산출하였다. 본 연구에서 수행한 수치해석은 연속탄성기초 보이론에 의한 지하철 박스 구조물의 손상 위치, 규모 등과 비교한 결과 손상현황과 해석결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 또한 지하철 박스 구조물을 모델링한 3차원 해석결과(지하철 박스 구조물의 손상 위치 및 규모)를 현장측량 및 조사경과와 비교하여 해석결과에 대한 적정성을 입증하였다. 본 연구에서 제시한 손상영향 분석기법을 이용하여 지하철 박스 구조물의 주요 변형을 유발하는 외부 경계조건을 산출하고 손상이 발생 될 수 있는 부재 및 위치를 예측 가능한 것으로 분석되었다. 따서 본 연구에서 제안한 평가기법을 통해 지하철 박스 구조물에 발생 또는 발생가능한 손상의 위치와 규모 등을 예측하고 정확한 위치에 보수  보강함으로써 지하철 박스 구조물의 변위거동 특성이 반영된 합리적인 손상평가 및 유지관리가 가능할 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 1 절 연구 배경 및 목적 1
• 제 2 절 연구 내용 및 범위 3
• 제 3 절 연구동향 5
• 제 2 장 현장측정 7
• 제 1절 개요 7
• 1. 기존 발생된 균열현황 결과 분석(2011년~2021년) 7
• 제 2 절 외관조사 10
• 1. 구조물 손상 현황 10
• 2. 구조물 손상 위치 및 규모 검토 13
• 제 3 절 지하철 박스 구조물의 변위거동 측정 24
• 1. 구조물 변위측정 24
• 2. 변위측량 및 손상조사 결과 25
• 제 3 장 수치해석 27
• 제 1 절 개요 27
• 제 2 절 탄성기초 보 해석 28
• 1. 개요 28
• 2. 설계 시 구조해석 29
• 3. 현장조선을 반영한 구조해석 32
• 4. 구조해석결과 42
• 제 3 절 유한요소 해석 44
• 1. 모델링 44
• 2. 경계조건 및 하중조건 46
• 3. 해석결과 48
• 제 4 장 분석 및 고찰 72
• 제 1 절 개요 72
• 제 2 절 외관조사망도, EBA 및 FEA 비교분석 73
• 1. 지하철 박스 구조물 손상현황과 수치해석 비교 분석 73
• 2. EBA와 FEA 비교 분석 78
• 3. 외관조사망도, EBA 및 FEA 비교 분석 81
• 제 5 장 결 론 83
• 참 고 문 헌 85
• Abstract 87