사면재해 방지를 위한 스프링 낙석방지울타리의 거동 해석

Behavior Analysis of Rockfall Barrier with Spring Connections for Prevention of Cut-slope Disaster

절토사면의 낙석 방지를 위해 설치되는 낙석방지울타리는 가장 일반적인 낙석 방지 시설중의 하나이다. 낙석방지울타리의 성능은 철망, 강재 지주, 와이어 로프의 성능을 합친 것으로 정의될 수 있다. 전형적인 낙석방지울타리는 이 부분들로 낙석 에너지를 흡수한다. 그러나, 기존 낙석방지울타리에는 작은 손실이 발생하더라도 울타리의 모든 구성 요소들을 새것으로 교체하여야 하는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 와이어 로프와 강재 지주사이에 스프링 연결재를 사용함으로서 독립적인 거동을 하는 개선된 낙석방지울타리를 개발하는 것이다. 개선된 낙석방지울타리를 현실화시키기 위해서는 H빔 사이즈와 스프링 강성이 우선적으로 결정되어야 한다. 본 연구는 90kJ 충돌 에너지를 가지는 낙석에 견디는 스프링 연결 울타리를 개발하기 위해 유한요소해석을 사용하였다. 낙석 충돌 해석결과로부터 스프링 연결재 울타리의 도로방향 변형과 와이어로프 내력 모두 감소하는 것으로 나타났다.

Rockfall barrier, which has been installed to prevent rockfall from cut slopes, is one of the most common rockfall protection measures. The capability of the rockfall barrier can be defined as sum of the energy absorption capability of wire mesh, steel support, and wire rope. The typical rockfall barrier absorbs energy of moving rock with these three parts. However, its parts should be changed with new ones although it is partially damaged by rockfall. Therefore, the aim of this study is to propose improved rockfall barriers with independent behavior by using spring-connections between wire rope and H-beam support. The size of H-beam support and spring stiffness should be preferentially determined for realizing the improved rockfall barrier system. This study used FEM analysis method to develope the spring-connections rockfall barriers against rockfall with impact energy 90 kJ. From FEM analysis results, it was confirmed that both road direction displacement and wire rope internal force of rockfall barriers with spring-connections was decreased. However, further study is required for various impact velocities and angles to evaluate the penetration and bounce of falling rocks.