저층수 배수를 위한 가동보의 안전성 평가

Safety Evaluation of Movable Weirs for Drainage of Underflow Water

한국의 지형은 산지 면적이 국토의 70%를 차지하고 있다. 이러한 특징을 고려한 수자원 확보 방안은 가동보를 이용한 소규모 저류지를 활용하는 것이다. 본 연구에서는 저류지의 저층에서 물을 배출할 수 있는 가동보를 개발하고자 한다, 저층으로물을 배출할 수 있는 가동보의 구조적인 안전성을 평가하기 위해서 수치적인 해석(FEM 해석)과 이론적인 해석을 병행하여상호의 결과값을 비교 분석함으로써 가동보의 안전성을 평가하였다. 본 연구에 사용한 가동보는 수문 본체와 하단배출 수문으로분류하여 해석되었다. 먼저 수문본체와 하단 배출수문을 단순화 하여 진행하고 응력, 처짐, 비틀림 등을 계산하여 안전성평가를 수행하였다. 단순화 작업이 완료된 수문본체와 하단 배출수문을 대상으로 기립각의 요소에 변수를 적용해서 FEM 해석을 진행하여 인장, 압축, 전단응력을 계산하였다. 수문본체의 경우에 기립각의 변수를 30°, 60°, 64°로 분류해서 해석을하였다. 하단 배출수문의 경우에는 회동링크 축의 변수를 두께가 20 mm, 22 mm, 24 mm, 26 mm로 분류해서 해석하였다.저층수 배출이 가능한 가동보를 수분 본체와 하단배출 수문으로 분류하여 안전성을 분석한 결과, 주어진 조건의 가동보를구성하는 요소들이 허용응력을 초과하지 않았으므로 구조적으로 안전한 요소임을 확인하였며, 설계한 가동보가 설계 수위에따른 수압을 지탱하도록 구조적으로 안전하게 설계되었음을 확인하였다.

Korea topography accounts for 70% of the country's land area. A plan to secure water resources considering this characteristic is to utilize small-scale reservoirs using movable weirs. In this study, we aim to develop a movable weir that can discharge water from the bottom of the reservoir and evaluate the structural safety of the movable weir that can discharge water to the bottom layer; the safety of the movable weir is evaluated by comparing and analyzing the results of each other. The movable information used in this study was classified into two types (water body and bottom discharge sluice gate) according to usability and the installation location. First, the design of the hydrological body and lower discharge hydrological gate were simplified, and the simplification was evaluated by calculating stress, sagging, and twisting. Tensile, compression, and shear stresses were calculated by conducting FEM analysis by applying variables to the elements of the standing angle to the hydrological body and lower discharge hydrological gate where the simplification work was completed. In the case of the hydrological body, the variables of the standing angle were classified into and analyzed. In the case of the lower discharge hydrological gate, the variables of the rotating link axis were classified into 20 mm, 22 mm, 24 mm, and 26 mm in thickness and analyzed. Determining safety by classifying mobile beams capable of discharging low-rise water into moisture bodies and lower discharge sluices confirmed that the components of mobile beams under a given condition did not exceed allowable stress.