철도 적합 교량형 태양광 모듈 방음벽 시설물의 내진 안전성 실증 평가 (Evaluation of Seismic Safety of Sound Barrier Wall Structure Integrated with Solar Module for Railway-Ready Bridge)

서지정보

· 발행기관 : 한국철도학회
· 수록지 정보 : 한국철도학회논문집 / 27권 / 12호 / 1018 ~ 1032페이지
· 저자명 : 허순, 임형석, 조연우, 권선용, 문재상, 진장원

초록

본 연구에서는 새로 개발된 철도 교량형 태양광 모듈 일체형 방음벽 구조물에 대해 일련의 동적 수치해석을 수행하고, 해석 결과를 바탕으로 방음벽 구조물의 구조적 내진 안전성 및 모듈별 내진 안전성을 평가하였다. 철도 적합 교량형 태양광 모듈 일체형 방음벽 구조물의 구조적 지진 안전성 평가 결과, 지주에서 발생하는 최대 응력은 7.4 MPa~44.3 MPa로 계산되어 지주의 강성에 의해 충분히 지지될 수 있는 구조이다. 또한 지진으로 인한 관성 력을 평가한 결과, 풍하중의 33% 이하 수준으로 지진 하중이 구조물 안전성에 미치는 영향은 상대적으로 적을 것으로 판단된다. 방음벽 구조의 각 모듈에 대해 각 모듈에서 발생하는 최대응력과 모듈의 인장강도를 비교하는 방법으로 모듈별 지진 안전성 평가를 수행하였다. 흡음형 방음벽 모듈의 경우, 입력 지진파와 관계없이 4,800년 주기의 지진에 대해서도 충분한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 판단된다. 다만, 인장강도가 상대적으로 낮은 태양광 모듈의 경우 고속철도의 내진설계 지진인 1,000년 주기 지진에 대해서는 내진성능이 확보되었으나, 특정 지진파에 대해 서는 인장강도 이상의 응력이 2,400년 및 4,800년 주기 지진에서 발생하여 내진성능이 확보되지 않은 것으로 확인 되었다. 이는 현재 설계 중인 고속철도용 태양광 모듈 일체형 방음벽 구조물은 지진 특성과 관계없이 현행 내진설계 기준에 따른 지진 재현 주기의 지진에는 안전하지만, 설계지진을 초과하는 지진이 발생하거나 공진 등 예상치 못한 동적 거동이 발생하여 최고변위가 42mm 이상 발생할 경우 태양광 모듈이 파손될 수 있음을 의미한다.

영어초록

In this study, a series of dynamic numerical analyses were performed on a newly developed sound barrier wall structure integrated with a solar module for a railway-ready bridge; the structural seismic safety of the sound barrier structure and module-specific seismic safety were evaluated based on the analysis results. As a result of the evaluation of the structural seismic safety of the sound barrier wall structure integrated with solar module for railway-ready bridge, the maximum stress generated by the support column was calculated at between 7.4 MPa and 44.3 MPa, which is considered to be sufficiently supported by the stiffness of the support column. In addition, the inertial force caused by the earthquake was evaluated, and it was determined that the impact of the structural safety due to the earthquake was very small, at a level of 33% or less of the wind load. Seismic safety evaluation was performed for each module in the sound barrier structure by comparing the maximum stress generated by each module with the tensile strength of the module. In the case of the sound-absorbing sound barrier structure, it was judged that sufficient seismic performance was secured for a 4,800-year return period of earthquake regardless of the input seismic wave. However, for solar modules with relatively low tensile strength, seismic performance was secured for a 1,000-year return period of earthquake, which is the seismic design earthquake for high-speed railways; however, maximum stresses above the tensile strength occurred for 2,400-year and 4,800-year return periods of earthquakes for certain seismic waves. This means that the sound barrier structure with integrated solar modules for railway-ready bridges currently under design is seismically safe for the return period of earthquake based on the current seismic design standard, regardless of the earthquake characteristics; however, if an earthquake exceeding the design earthquake occurs or unexpected dynamic behavior such as resonance occurs, resulting in a top displacement of 42mm or more, the solar modules may be damaged.

참고자료

· 없음