항타하중에 의한 지중 삼중관의 진동 거동에 대한 수치해석적 연구

Abstract

지역난방 열배관 시스템은 1920년 유럽에서 도시인구 급증에 따른 대기 공해 해소 및 에너지 절약을 목적으로 도시기반 시설로 처음 적용되었다. 또한, 1920년대의 경우 콘크리트 닥트를 사용했음에도 보온효과가 떨어져 실효성이 부족하였으나, 1960년대 보온관의 개발로 지역난방 시스템이 본격적으로 활성화 되고 세계 각지로 보급되고 있다. 우리나라의 경우 1980년대 초 지역난방사업이 처음으로 도입되었고 짧은 시간동안 양적으로나 질적으로 괄목할만한 성장을 하였다. 그러나 현재 삼중관의 기술 분야는 아직도 세계적으로 표준화되어 있지 않으며 외부 하중에 대한 삼중관의 안정성 확보가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 건설 현장에 매설된 삼중관이 항타 진동에 노출되었을 경우에 발생하는 동적 거동을 분석하였다. 항타 에너지는 7tonf의 램이 1.2m에서 낙하하였을 경우로 선정하였으며 이격 거리는 5∼30m로 매설 심도는 0.6, 1.4, 2.2, 3.0, 3.8m로 변화하여 연구를 진행하였다. 관의 길이 방향 중심에서의 진동 속도와 응력을 확인하였고, 감쇠비를 고려하여 삼중관의 거동을 분석하였다. 매설 심도가 동일한 경우의 진동 속도에 대한 감쇠율은 이격 거리가 증가함에 따라 감소하는 추세를 보이며 내관에서 역시 이격거리가 증가함에 따라 감소하는 추세를 보였다. 또한, 이격 거리가 동일한 경우의 진동 속도에 대한 감쇠율은 매설 심도가 증가함에 따라 증가하는 추세를 보이고 있다. 결과적으로 이격 거리가 10m이내의 지역에서는 허용진동 규정을 초과하는 진동속도를 나타냈으며, 삼중관의 경우 기존의 강성관과는 다른 완화된 진동 기준값을 적용하는 것이 경제적이라고 판단된다.