힌지식 펌프 일체형 수문 고정장치의 안전성 평가

Safety Evaluation of Hinged Pump-Type Water Gate Fixing Device

우리나라같이 산지가 많은 경우, 소규모 저류시설이 많아지며, 저류시설에서 이용되는 수문의 개폐장치의 안전성은 매우 중요하다. 최근 유압을 이용한 수문의 개폐장지는 개폐과정에서 시간이 지남에 따라서 유압의 손실로 자중으로 인한 처짐이발생을 하게 되는데, 이와 같은 수문의 처짐 문제를 해결하기 위하여 유압손실 방지용 고정장치를 사용하게 된다. 본 연구는 수문의 고정장치의 안전성을 이론과 수치적인 검토를 통하여 적정한 수문의 안전설계를 유도하고자 한다. 우선, 이론적으로수문 고정장치의 안정성을 확보하기 위해서 고정장치의 단면 높이를 고려한 단면환산을 통하여 고정장치를 단순화하여해석을 하였다. 그리고 단순화된 고정장치는 연결 형태에 따라 지점 조건들을 가정하고, 고정장치에 작용하는 하중을 조건으로단면환산이 고려된 고정장치에서 발생하는 최대처짐을 계산하였다. 이와 같은 구조해석을 통하여 최대 처짐 문제와 고정장치에서 발생하는 응력을 확인하고 그에 대한 안전성을 판단하여 고정장치의 안전기준을 제시하였다. 비교검증을 위하여 수행한 FE 수치해석은 고정장치는 등질등방성의 선형탄성의 조건으로 해석하였다. 이 결과 펌프식 수문의 고정장치의 안전성 확보를위한 이론적, 수치적인 검증을 통하여 펌프식 수문 고정창치의 안전설계 방법을 제시하였다.

In several mountainous areas in Korea, the number of small-scale storage facilities are on the rise. The safety of the opening and closing devices of sluice gates used in storage facilities is important. Recently, during the opening and closing of a water gate that used hydraulic pressure, sagging had occurred owing to the loss of hydraulic pressure over time. To solve the sagging problem of the water gate, a hydraulic loss prevention fixing device is used. The purpose of this study is to induce the safety design of a water gate through a theoretical and numerical review of the safety of a fixing device of the water gate. First, to theoretically secure the stability of the water gate fixing device, the fixing device was simplified and analyzed using the transformed-section method considering its cross-sectional height. In addition, the simplified fixing device assumed the point conditions according to the connection type, and the maximum deflection occurring in the fixing device was calculated considering the cross section conversion under the condition of the load acting on it. Through this structural analysis, the maximum deflection problem and stress generated in the fixing device were confirmed, and the safety of the fixing device was assessed to present its safety standard. The FE numerical analysis performed for comparative verification was interpreted as a condition of linear elasticity of isotropy in the fixing device. Consequently, a safety design method for the pump-type water gate fixing device was presented through the theoretical and numerical verification for securing its safety.