비선형 정적 해석을 통한 모듈형 철도 피암터널의 낙석 저항 성능 해석 평가

Analytical Evaluation of Rockfall Resistance of Modular Rock-Shed for Railway Using Nonlinear Static Analysis

최근 산악지형을 통과하는 철도 선로에서 낙석으로 인한 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 낙석방지시설이 요구되나 철도 선로의 경우 건설장비의 접근이 어려운 문제가 있다. 이에 산악지형 철도 선로에 적합한 3분절 모듈형 철도 피암터널이 제안되었으며 본 연구에서는 제안된 모듈형 피암터널의 낙석 저항 성능을 해석적으로 평가하였다. 해석 모델은 실험 결과와 비교하여 검증하였으며 비선형 정적해석을 수행하여 경계조건 및 연결부 상세를 변수로 하여 낙석 저항 성능을 평가하였다. 그 결과, 낙석 저항성능에 대한 기초-기둥 연결부의 영향은 미미하였으나 슬래브-기둥 연결 철근의 개수에 따라 낙석 저항성능 차이는 뚜렷히 나타났다. 제안된 모듈형 피암터널은 약 1,860 kJ에서 2,890 kJ 수준의 낙석에너지를 저항할 수 있는 것으로 평가되었다.

Recently, rockfall accidents on railways in mountainous regions have been frequently reported. Rockfall-prevention facilities are needed to solve this problem. However, access to construction equipment along railways in mountainous areas is difficult. Therefore, a three-segment modular rock shed suitable for railway construction in mountainous regions is proposed. In this study, the rockfall resistance of the proposed rock shed was evaluated using finite element analysis. The analysis model was validated by comparison with test results, and rockfall resistance was assessed under different scenarios by varying the boundary and connection details. The results showed the foundation-column connection had an insignificant influence on rockfall resistance, whereas the number of slab-column connecting bars had a significant effect. The proposed modular rock shed is designed to withstand rockfall energies ranging from approximately 1,860 to 2,890 kJ.