누출률 모델을 이용한 균열 발생 콘크리트 초고속 운송관의 압력 변화 해석 (Analysis of Pressure Change in Concrete Ultra-High-Speed Tube Structures with Cracks Using Leakage Model)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 30권 / 3호 / 289 ~ 295페이지
· 저자명 : 박주남, 송재준, 박흥석

초록

운송관 구조 내부의 기압을 낮게 유지함으로써 이동차량의 공기저항을 최소화해 높은 속도의 구현을 목표로 하는차세대 초고속 운송관 구조는 설계하중에 대해 충분한 강성을 지녀야 하는 동시에 하강된 내부기압을 일정 시간 유지할 수 있는기밀성을 확보해야 한다. 본 연구에서는 초고속 운송관 구조체의 기밀성 평가를 위해 콘크리트 초고속 운송관 구조물의 균열 거동과 구조체 내부의 압력 변화율과의 상관관계 평가 해석을 수행하였다. 먼저 콘크리트 균열을 통한 누출률을 묘사하는 Rizkalla 모델을 기초로 하여 운송관에 발생한 균열을 통해 외부의 공기가 유입되는 거동을 표현하는 미분방정식을 수립한 후 균열 발생운송관 내부 압력의 시간에 따른 변화를 예측하는 해석적 모델을 수립하였다. 그 후 시스템의 기밀성에 기여하는 영향 인자 분석을 위해 운송관 단면 변수 및 균열 변수에 대한 민감도 분석을 수행하였는데, 해석 결과 시스템 기밀성의 변화 경향은 균열의발생 정도에 의한 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 따라서 초고속 운송관 시스템의 설계 시 기밀성 확보를 위해서는 균열 허용기준을 수립하는 것이 필수적으로 선행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서 수립된 균열 발생 운송관에 대한 기밀성 해석모델은 추후 시스템의 목표 성능을 고려한 기밀성 한계상태 설정 및 그에 따른 균열의 기준 수립에 효율적으로 활용될 것으로기대된다.

영어초록

An ultra-high-speed (UHS) tube system, also known as a super-speed tube system, enables vehicles transport at ultra-high speed by reducing the air resistance. Airtightness is one of the most important requirements of the system as the system must maintain reduced pressure for a certain period of time. This study develops a predictive model for evaluation of the airtightness performance of a concrete UHS tube with cracks. A differential equation is derived for description of the internal pressure change with time by applying the air leakage model. A sensitivity analysis is then performed for identification of crucial factors that affect the airtightness of the system. The analysis results indicate that the airtightness of the system is highly dependent on the status of the cracks, especially the average width. It is expected that the model developed in this study can be effectively used for establishment of the crack criteria associated with the airtightness of a UHS tube system.

참고자료

· 없음