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최근 우리나라에서는 기후변화에 의한 집중호우와 국지성 폭우 및 결빙 등으로 토석류의 발생이 증가 하고 있어 이에 대한 대책으로써 여러 종류의 방호시설들이 설치되고 있다. 이들의 토석류 방호시설을 설 치하기 위해서는 이들의 성능에 대한 적정한 평가가 필요하다.
일반적인 구조물은 하중의 크기와 형태가 정해져 있어 설계하중을 산정하여 구조물 단면 설계에 반영 할 수 있다. 그러나 토석류 방호시설과 같은 충돌형태의 외력에 저항하는 구조물은 토석류의 흐름을 정적 하중으로 변환하기가 어렵다. 이에 토석류 방호시설의 성능평가는 충돌현상을 에너지보존 개념으로 접근 하여 충돌에너지 < 내적 변형에너지 조건이 만족하는지를 평가하고 있다. 따라서 토석류 방호시설의 성능 평가를 위해서는 토석류의 충돌에너지와 토석류 방호시설의 내적 변형에너지에 대한 보다 편리하고 정밀 한 평가가 필요하다.
본 연구는 코일스프링이 압축작용을 일으키도록 개발되어 스프링의 피로하중에 대한 영향이 없고 스프 링이 큰 변형을 일으켜 충돌 시 변형 시간 지연으로 보다 향상된 충격에너지 흡수효과를 얻을 수 있도록 개발된 압축코일 스프링을 이용한 완충형 토석류 방호시설에 대해 실물 충돌실험과 해석 및 이들의 비교 분석을 실시하여 성능을 평가하고 보다 편리하고 안전한 성능 평가방법을 제안하는 것이다.
이번 수직낙하 실험에 의한 실물 충돌실험 결과와 충격에너지로부터 정적 구조해석에 사용할 하중을 에너지 보존의 법칙인 충격에너지 = 정역학적에너지로 산정하고 케이블은 기하학적 비선형성을 고려한 유한요소로, 스프링도 유한요소의 연속성을 위해 케이블로 모델링하여 FEM해석한 내용을 상호 비교 분 석한 결과, 이들의 결과가 잘 일치하였으며 방호시설의 충돌에너지 흡수능력 평가 시, 와이어로프의 항복 응력을 기준으로 성능을 분석하면 편리하고 안전하게 평가할 수 있음을 알 수 있었다.
