건설 현장 공사 중 진동영향평가 방법에 관한 해석적 연구

건설 현장 공사 중 진동영향평가 방법에 관한 해석적 연구

양 철 진

조선대학교, 토목공학과

Analytical Study on Evaluation Method of Vibration Effect of Construction Site

Yang Chul Jin

Department of Civil Engineering, Chosun University, Korea

(Received : Aug. 11, 2016, Revised : Sep. 20, 2016, Accepted : Sep. 23, 2016)

Abstract : In the present study the influence of vibration generated during pile construction , presents a method for quantitative assessment of the effect on the structure of the construction site and its surroundings. Method for evaluating the vibration effect before construction instead of the actual measurement with the methodology proposed by the vibration Simulation through the FEM analysis detail . To obtain specific soil stiffness passing through a numerical analysis of the vibration changes to vary the position of the generating source and the load , were a number of analytical review . By quantifying the relationship between the scope of the impact on the natural frequency of the vibration acceleration of the ground and the ground , vibration, acceleration and load of structures adjacent to source, evaluate the impact of the construction was to be given if the vibration of the ground conditions of the construction site

Keyword : Vibration Evaluation, FEM Analysis, Acceleration, Ground Stiffness, Natural Frequency

1. 서론

6)

건설현장에서 발생하는 공사 진동 및 차량 및 철도 운행으로 발생하는 환경진동문제는 판단기준이 주관적 인 근거에 의존하는 경우가 많아 감각적 공해라고 칭 해지고 있다

^1),2)

. 일반적으로 진동의 발생원에서 멀어질 수록 진동의 영향은 감소하고, 충분한 이격 거리를 확 보하게 되면 진동의 영향은 거의 없어지나

³⁾

, 진동 발 생 현장의 계측을 통한 사후대처 방법을 제외하고는 사전에 객관적인 판단기준 및 방법에 의한 진동영향평 가를 정립한 사례는 많지 않다

4),5),6),7)

. 또한 발생 진동 원의 수가 생활환경과 밀접한 관계에 있어 진동에 의 한 문제 발생건수는 상당히 많고 계속 많아지는 추세 이다.

특히, 건설현장의 공사수행 장비를 발생원으로 하는 진동은 공사 수행 시 주변 민원과 인접시설의 구조적 안전성에 대한 평가 요구로 인하여 공사 지연 사태가

†Corresponding Author 성 명 : 양 철 진

소 속 : 조선대학교 토목공학과 E-mail : [email protected]

빈번히 발생하고 있으며, 이것은 공기 지연과 직결되 어 많은 경제적 손실이 발생하고 있다. 또한 주거 밀 접 지역에 지하철 또는 지하도로 등의 사회 인프라 시 설을 건설할 경우, 교통수단 진동의 영향을 회피할 수 있도록 선형계획을 수립하는 것은 사전의 진동영향 평 가가 필수적이다

^8),9)

.

본 논문은 건설현장의 공사에 의하여 발생하는 진동 중에서 기초말뚝의 항타 공사에 의한 진동영향평가 방 법론의 구축과 FEM 상세 해석을 통한 지반진동 전달 의 영향범위를 평가하여 공사 중 진동전파를 사전에 예측하는 방법의 제시를 목적으로 하고 있다. 본 연구 성과를 활용하여 건설 현장에 발생할 가능성이 있는 진동레벨의 사전 예측이 가능하며, 공사민원 및 공사 현장 인접의 기 구조물의 안전성 평가가 가능할 것으 로 판단된다.

2. 말뚝공사에 의한 인접 구조물 안전성 평가 지하철을 포함한 철도시설물에 인접하여 건설공사를 실시할 때, 철도시설물의 안전성(침하, 파손, 분진, 화 재 등) 및 철도차량의 안전운행에 저해가 예상될 경우 건설 행위자는 이에 대한 적정한 대책을 수립 시행하

여야 하는 것이 일반적인 사항이다. 본 논문에서는 지하철구조물이 인접한 영역에서 공사가 수행되는 것 을 가정하여, 기초 파일 공사 시 작용하는 항타 하중 이 인접한 지하철 구조물에 미치는 진동에 대한 영향 평가를 실시하였다.

2.1 진동영향 평가개요

진동영향평가는 상세해석법을 이용 하였으며, 지하 철 구조물 및 지반을 동시에 고려한 FEM모델을 작성 하고. 항타 하중을 시간이력 함수로 표현하여 지반 요 소에 직접 작용시켰다. 항타 하중이 지반을 통한 전달 과정 및 지하철 구조물에 작용하는 가속도 및 속도값 을 FEM해석을 통하여 산출하였다. 이를 이용하여 구 조물의 안전성 및 사용성에 관한 진동영향평가를 실시 하여 진동기준의 만족 여부를 판단하였다

10),11),12),13)

. 본 논문에서 제시한 평가방법을 활용하면, 공사 전 진동 에 관련된 사전평가가 가능할 것으로 판단된다.

2.2 FEM을 이용한 진동영향 평가 모델링

말뚝공사 중 발생하는 항타 하중에 의한 인접 지하 철구조물 영형평가에 이용한 상세해석모델 작성을 위 하여, 현장의 지반조사 결과 중 지하철 구조물에 가장 인접한 지반의 표준관입시험 결과를 이용하였다. 표준 관입시험 결과로 얻어진 지반의 N값을 이용하여 지반 의 전단파 속도를 산출하였으며, 지표면으로부터 12.5m 이하의 지반을 지지층으로 하여 총 5개 층으로 구분하였다. 지반조건을 반영한 FEM해석 모델, 지층구 분에 이용한 지질주상도, 항타 하중의 재하점 및 하중 의 시간이력 정보를 Figure 1에 정리하여 나타내었다.

Figure 1에서 보는바와 같이 해석 모델 중 인접한 지하철 구조물에 대해서는 Beam 1차원 요소를 이용하 여 모델링하였으며, 수칙해석 조건 상 지반은 Plane Strain Model을 사용하여 2차원으로 나타나는 지반의 깊이를 조절 하였다. 항타 하중은 현장에서 시공예정 인 매입말뚝의 시공순서를 고려하여, 보다 보수적인 해석결과를 나타내기 위하여 말뚝의 지지층 상부를 공 동으로 표현하였다. 즉 항타 하중의 재하점으로부터 종방향의 지반전달보다 횡방향을 통한 진동의 지반 전 달을 우선적으로 고려한 해석을 실시하였다. 항타 하 중은 강관파일 508 mm, Hammer 중량 30 kN, 낙하고 3m, 4초 간격의 타격하중을 가정하여, 말뚝두부의 타 격 하중은 연직방향 3960 kN으로 설정하였으며, 재하 점은 지표면으로부터 17.0m 지하철 구조물 우측 측벽 으로 부터는 약 20.0m로 설정 하였다.

Figure 1. FEM Analysis Modeling of Soil~Structure for Vibration Evaluation.

2.3 FEM해석결과 및 진동영향평가 2.3.1 가속도 및 속도의 지반전달 평가

지반의 가속도 분포를 Figure 2에 나타내었으며, Figure 2에서 보는바와 같이 항타하중 재하점 영역을 중심으로 가속도가 큰 값을 나타내어, 주변의 지반을 통하여 전달되는 형상을 파악할 수 있으며, 진동이 발 생하는 영역은 항타 지점에서 약 50~60m 범위 내에 있음을 알 수 있다.

인접한 지하철 구조물에도 말뚝기초 항타로 인한 진 동이 전달되나, 지하철 구조물의 가속도 진동 레벨은 5~10cm/s^2으로 매우 작을 값을 나타내었다. Figure 2 에는 항타지점으로 부터 진동의 거리감쇠를 같이 표현 하였으며, 항타 위치를 중심으로 약 40m 지점에서의 가속도 값은 매우 작은 것을 알 수 있다. 즉 항타 위치 에서 수십m이상 떨어진 지점에서는 지반감쇠로 인하 여 진동영향이 작아지는 것을 알 수 있다. 또한, Figure 3에는 지반 및 지하철 구조물을 포함한 속도 분포도를 최대치 0.7cm/s 기준으로 나타내었으며, 가속 도 분포도와 동일하게 항타 하중 재하점 중심으로 큰 값을 나타내어 지반을 통하여 전달되는 형상과, 지하 철 구조물에서도 0.1~0.2 cm/s의 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 지하철 구조물의 말뚝기초 항타에 의한

안전성 평가에 대해서는 FEM상세해석을 통하여 구해 진 지하철 구조물의 절점의 속도 Data를 이용하여 평 가 하였다.

Figure 2. Acceleration and Propagation Distribution Shape of the Ground Surface Distribution

Figure 3. Velocity and Propagation Distribution Shape of the Ground Surface Distribution

2.3.2 구조물 진동영향평가

지하철 구조물의 항타 공사에 의한 안전성 평가에는 DIN4150-3 Code

¹³⁾

를 사용하였다. DIN4150-3 Code는, 먼저 진동영향 평가 대상 구조물의 가속도 응답치를 계측 또는 정량적인 수치해석을 통하여 산출하고, 산 출된 가속도의 주요 주파수 영역을 FFT변환을 통하여 산정한 후. 주요 주파수 영역에 해당하는 구조물 안전 성에 영향을 미치는 진동속도의 허용치의 만족여부를 판정한다.

공사현장에 인접한 지하철 구조물의 항타 공사에 의 한 진동영향을 평가하기 위하여 FEM 해석상 지반의 가속도 및 지하철 구조물의 가속도 파형 및 FFT변환 을 통한 주요 주파수 대역을 산출하였으며 그 결과를 Figure 4에 나타내었다. 그림에서 보는바와 같이 지하 철 구조물의 고유 진동수는 9.77 Hz이며, 지반의 고유 진동수는 8.79 Hz 및 5.89 Hz임을 알 수 있다. 공사 현 장의 항타 공사와 같이 단기적으로 발생하는 진동으로 설정하고 지하철 구조물의 상업용 구조물로 취급하면, 진동의 영향으로 구조물의 손상 발생 위험성이 있는 진동속도는 20 mm/s으로 DIN4150-3 Code에 규정되어 있다.

위의 진동 허용치의 만족 여부를 판단하기 위하여 FEM해석을 통하여 산출된 지하철 구조물의 진동속도 시간이력 정보 및 구조물 안전성 평가 결과를 Figure

5에 나타내었다. 진동영향 평가에 이용한 속도 Data는 항타 위치에서 가까워 비교적 큰 진동속도값을 나타내 는 구조물 측벽 상부, 중앙 및 하단으로 하였으며, 진 동 속도의 최대값은 0.143 cm/s 으로 계산 되어, FEM 해석으로 얻어진 지하철 구조물의 진동속도가 20 mm/s를 초과하지 않으며 항타 공사로 인한 구조물의 손상은 없는 것으로 판단할 수 있다.

또한, FFT 변환을 통한 주파수 스펙트럼을 ISO 2631-2에서 제시한 방법에 의하여 진동이 인체에 미치 는 영향을 고려한 진동허용기준과 비교한 결과를 Figure 6에 나타내었다. 항타위치의 근접한 직상부 지 반 및 지하철 구조물 측벽 위치를 포함한 파일항타 공 사에 따른 주파수별 진동가속도가 모든 구간에서 ISO 2631-2기준의 “작업장(Workshop)”수준을 만족하는 결과를 나타내었다.

본 해석을 통하여 공사현장의 지반조건과 인접 구조 물의 기하하적 형상을 반영한 FEM 상세해석을 통하여, 공사 중 진동의 지반 전달 분포 및 구조물의 진동 속 도를 산출하여, 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있다. 이 결과는 Global Code를 사용하여, 구조물의 진동영향평 가가 가능하므로, 공사의 사전 승인 및 주변의 민원 등에 대처할 수 있는 유효한 방법으로 평가할 수 있다.

Figure 4. Acceleration Time History of Ground Surface and Subway Structure and Natural

Frequencies

Figure 5. Subway Structure Vibration Evaluation Results

Figure 6. Vibration Evaluation of Ground Surface and Subway Structure by ISO2631-2

¹²⁾

3. 수치해석을 이용한 공사 중 진동 영향평가 방법의 고찰

본 장에서는 지반조건 즉 지반의 전단강성이 변화 했을 때의 지반 및 구조물의 진동전파의 변화를 FEM 상세해석을 통하여 정량적으로 평가하는 방법 및 공사 중 진동이 발생하는 위치 변화에 따른 인접 구조물 영 향평가 방법에 대하여 수치 해석적으로 검토하였다.

3.1 지반조건의 변화에 의한 진동 영향평가 3.1.1 수치해석 및 지반조건의 설정

지반조건의 변화 즉 지반의 전단강성이 변화 했을 경우의 항타 공사에 의한 진동영향을 검토하기 위한 수치해석 Case를 Table 1에 정리하여 표시 하였다. 지 반의 지층구분은 Figure 1에 나타낸 해석 모델을 이용 하였으며, 총 5개 층으로 구성된 지반의 평균 전단파 속도를 100 m/s에서 1200 m/s이 되도록 설정 하였다.

본 수치해석에서 설정한 지반의 평균 전단파 속도를 이용하여 지반의 고유주기를 산정하면 0.1 sec~0.63 sec에 분포한다. 지반 강성의 변화에 따른 진동전달의 영향을 살펴보기 위하여, 항타 하중 등 다른 조건은 모두 동일하게 설정하였다.

Table 1. Numerical Analysis of the Changes in Soil Shear Stiffness

Analysis Case

Average Shear Velocity of Soil

Vs (m/s)

Natural Period

(sec)

Natural Frequency

(Hz) Case1 100 0.637 1.571 Case2 200 0.387 2.587 Case3 300 0.303 3.300 Case4 400 0.262 3.817 Case5 500 0.237 4.219 Case6 600 0.220 4.545 Case7 700 0.208 4.808 Case9 900 0.162 6.182 Case10 1000 0.146 6.869 Case11 1100 0.132 7.556 Case12 1200 0.121 8.264

3.1.2 가속도 및 속도 절대값의 비교분석

지반의 전단파 속도를 변화시켜 지반강성의 차이에 따른 공사 중 진동의 지반전달 및 인접 구조물에 미치 는 영향에 대하여 검토하였다. Figure 7에는 지하 박스 구조물의 우측 측벽에서 산출된 시간이력 가속도와 FFT분석을 통하여 산정한 주파수변환 Data를 나타내 었다. 가속도의 시간이력정보를 살펴보면, 항타 하중이 작용할 때 최고 가속도를 나타내고, 그 후 감쇠가 일 어나 진동의 발생은 적어진다. 이것은 지반의 자연감 쇠 영향을 받은 것 이며, 수치 해석상의 지반의 감쇠 정수의 설정이 적절하게 이루어진 것을 알 수 있다.

Figure 7에 나타낸 가속도의 FFT변화 주파수 영역 분 석결과를 보면, 지반의 전단파 속도가 증가할수록 가 속도의 Amplitude는 작아지고 주요 주파수 대역도 변 화하는 것을 알 수 있다. 즉 항타 공사로 인한 진동전 달이 영향이 지반의 강성 증가와 함께 적어지는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 보다 명확하게 표현하기 위하여, 각각의 Case Study 해석 결과별 지반 지표면의 최대 가속도 및 최대속도의 절대치를 Table 2에 나타 내었다.

Table 2에 의하면 지반 지표면의 가속도 및 속도의 최대값은 지반의 평균 전단파가 속도가 300 m/s인 Case3에서 가장 큰 결과를 나타내고, 지반의 강성이 증가할수록 지표면의 최대가속도는 감소하는 경향을 나타내었다. 이것은 지반 강성이 작어서 비교적 연약 한 지반일 경우에는, 진동원에 의한 진동하중이 전달 이 멀리 전파되는 영향을 받은 것으로 판단할 수 있다.

또한, 지반의 평균 전단파 속도가 700m/s 이상, 즉 지 반분류 상 암반에 해당하는 해석 Case에서 지표면의 가속도의 최대값이 급격히 저감되는 것을 알 수 있다.

일반적으로, 기반으로 분류할 수 있는 지반에서는 항 타 공사로 인한 진동 하중의 전달이 매우 작음을 알 수 있다.

10.00

0.00 s

0.40

-0.42

Real

m/s2

F Time V s 100 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 200 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 300 s iol 5157 acc:+Y F Time V s 400 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 500 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 600 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 700 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 900 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 1000 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 1100 s oil 5157 acc:+Y F Time V s 1200 s oil 5157 acc:+Y

50.00

0.00 Hz

0.04

0.00

Amplitude

m/s2

F AutoPower V s 100 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 200 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 300 s iol 5157 acc:+Y F AutoPower V s 400 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 500 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 600 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 700 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 900 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 1000 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 1100 s oil 5157 acc:+Y F AutoPower V s 1200 s oil 5157 acc:+Y

Figure 7. Acceleration Time History of Subway Structure and natural frequencies

Table 2. Simulation Case -specific Maximum Value of Ground Acceleration & Velocity

Simulati on Case

Average Shear Velocity of Soil

Vs (m/s)

Natural Period

(sec)

Ground Surface Max. Acc.

(m/s^2)

Ground Surface Max. Vel.

(mm/s) Case1 100 0.637 48.58 8.07 Case2 200 0.387 49.25 8.81 Case3 300 0.303 50.97 9.30 Case4 400 0.262 45.10 8.30 Case5 500 0.237 40.49 7.65 Case6 600 0.220 38.56 7.13 Case7 700 0.208 37.41 6.72 Case9 900 0.162 28.38 4.11 Case10 1000 0.146 23.97 3.25 Case11 1100 0.132 20.30 2.57 Case12 1200 0.121 17.53 2.13

3.1.3 하중원의 지반 진동전파 특성분석

말뚝 공사에 의한 항타 하중에 의한 진동 전파영향 을 분석하기 위하여 전 해석 Case의 지표면 가속도의 최대값 분포를 Figure 8에 나타내었다. 같은 그림에서 하중원 작용점에서 좌우로 약 20 m이상 떨어지면 가 속도 및 속도의 값은 50%이상 감쇠되는 것을 파악할 수 있으며, 앞서 기술한 바와 같이 지반의 평균 전단 파가 속도가 700 m/s이상의 지반조건에서는 최대값 자 체가 상대적으로 작으며, 하중 작용점에서 20 m이상 벗어난 위치에서는 가속도 및 속도의 레벨이 매우 적 음을 알 수 있다.

Figure 8. Distribution of Maximum Acceleration Value of Ground Surface

3.2 하중원 위치 변화에 의한 구조물 진동영향평가 3.2.1 수치해석 조건의 설정

본 절에서는 앞서 기술한 실제공사 현장의 지반조건 을 이용하여 항타 하중의 위치를 변화 시켰을 경우에 있어서 인접 구조물에 미치는 진동영향을 평가 하였다.

Figure 9에는 항타위치 변경한 수치해석에 사용한 FEM모델을 나타내었다. 항타 위치는 지하철 구조물 우측 측벽에서부터 ①2.5m, ②5m, ③15m, ④20m, ⑤ 25m, ⑥30m, ⑦40m, ⑧50m, ⑨60m로 설정하였다. 본 FEM해석을 통하여 공사현장에서 말뚝 시공을 위한 항 타 공사를 실시할 경우의 인접구조물의 미치는 진동의 영향범위를 파악할 수 있다. 여기서는, 지반의 가속도 응답보다는 구조물의 응답에 착목하여 해석 결과를 분 석 하였다.

Figure 9. FEM Analysis Model by Changing the Load Position

인접 구조물 우측측벽의 가속도 및 속도의 시간이력 정보를 Figure 10에 나타냄과 동시에, Table 3에는 응 답의 최대치를 나타내었다. 공사현장에서 인접한 위치 에서 항타공 사를 실시할 경우, 가장 가까운 위치인 2.5m에서 가장 큰 응답치를 나타내었으며, 그 응답치 는 항타 위치가 멀어질수록 작아지는 경향을 보였다.

이것은 지반을 통한 감쇠효과의 작용 때문이며, 특 히 인접 구조물에서 15m이상 떨어지면 구조물의 진동 영향은 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은 앞 서 항타 하중 재하점으로부터 진동의 영향이 미치는 범위는 20m이후에는 급격히 감소하는 것을 나터낸 결 과와 부합되는 결과이다.

7.50

0.00 s

0.25

-0.25

Realm/s2

F Time 2.5 box 3915 acc F Time 5.0 box 3915 acc F Time 15.0 box 3915 acc:+Y F Time 20.0 box 3915 acc:+Y F Time 25.0 box 3915 acc:+Y F Time 30.0 box 3915 acc:+Y F Time 40.0 box 3915 acc:+Y F Time 50.0 box 3915 acc:+Y F Time 60.0 box 3915 acc:+Y

7.50

0.00 s

3.30

-3.30

Realmm/s

F Time 2.5 box 3915 v el F Time 5.0 box 3915 v el F Time 15.0 box 3915 v el:+Y F Time 20.0 box 3915 v el:+Y F Time 25.0 box 3915 v el:+Y F Time 30.0 box 3915 v el:+Y F Time 40.0 box 3915 v el:+Y F Time 50.0 box 3915 v el:+Y F Time 60.0 box 3915 v el:+Y

Figure 10. Acceleration & Velocity Time History of Subway Structure

Table 3. Simulation Case-Specific Maximum Acceleration and Velocity

Simulation Case

Distance from the right side wall structure

(m)

Maximum Acceleration

(m/s^2)

Maximum Velocity

(mm/s) Case11 2.5 0.23 3.17 Case12 5.0 0.18 2.70 Case13 15.0 0.08 1.43 Case14 20.0 0.08 1.31 Case15 25.0 0.07 1.17 Case16 30.0 0.04 0.70 Case17 40.0 0.03 0.43 Case18 50.0 0.03 0.40 Case19 60.0 0.02 0.38

3.3 지반조건에 의한 진동영향 간이평가 방법 지반조건 및 하중원 발생위치 변하에 따른 다양한 조건에서의 수치해석 결과를 토대로, 계측 또는 FEM 상세해석을 실시하지 않고 공사 진동원에 의한 진동영 향을 간략히 평가 하는 방법에 대하여 제시하였다. 본 간이평가 방법은 건설현장의 지반조건을 이용하여, 지 표면의 진동가속도 레벨 및 인접구조물의 진동영향을 판단할 수 있다.

지반의 1차고유주기와 지반의 진동가속도 및 속도의 최대치의 관계를 Figure 11에 나타내었다. 지반의 1차 고유주기는

 _

 





 _

를 이용하여 산정하였다.

Figure 11에 의하면, 지반의 고유주기가 0.3 sec까지 는 지반 진동 가속도의 최대값은 거의 선형적으로 증 가하나, 0.3 sec를 기준으로 장주기 영역(전단강성이 작은 영역)에서는 일정한 값을 나타내고 있다. 이것은, 지반의 고유주기가 단주기 영역(전단강성이 큰 영역)에 서 지반의 가속도 및 속도는 작은 값을 나타내나, 지 반강성이 작아지는 영역으로 갈수록 진동의 전달이 커

짐을 의미한다.

건설 현장에서 말뚝공사 시 작용하는 항타 하중에 의하여 지반을 통하여 전달되는 진동가속도는 지반의 고유주기가 0.3 sec까지는 최대 50 cm/s^2 정도임을 예 측 할 수 있다. 또한 지반의 진동속도와의 관계에 의 하면 최대 10 cm/s를 나타내는 것을 알 수 있다. 앞서 기술한 내용과 같이 지반의 고유주기가 0.2~0.3 sec의 영역을 지나면 진동 영향이 적어짐을 알 수 있다.

Figure 11. Relationship between the Soil Natural Frequency and Acceleration, Velocity Response

4. 결론

본 논문은 공사 중 진동, 도로의 차량운행 또는 지 하철을 포함한 철도운행으로 발생하는 환경진동의 과 제 중, 공사 중에 발생하는 진동에 초점을 맞추어 수 행되었다. 일반적으로 진동의 발생원에서 멀어질수록 그 진동의 영향은 감소하고, 충분한 이격거리를 확보 하게 되면 진동을 발생시키는 하중원에서의 문제는 없 어지게 된다. 본 논문에서는 이러한 진동의 거리에 의 한 감쇠현상을 FEM상세 수치해석을 통하여 정량적으 로 검증하였으며, 지반의 지질주상도가 주어지면 공사 진동에 의한 진동영향을 사전에 예측 가능한 간이평가 방법을 제시하였다. 본 논문의 결론에 대하여 아래에 기술하였다.

(1) 본 연구에서는 지반과 구조물을 동시에 반영한 FEM 상세 수치해석을 이용하여 공사 중의 진동 발생 원의 영향을 고려한 진동전달의 영향평가 방법을 제안 하였으며, 실제 국내 공사 현장의 말뚝 공사 시공을 사례로 공사 진동의 지반 전달 분포 및 구조물의 진동 속도를 산출하였다. 이 결과를 이용하여 ISO 및 DIN-Code로 대표되는 Global Code를 적용한 구조물의 진동영향평가가 가능하게 되어 공사의 사전 승인 및 주변의 민원 등에 대처할 수 있는 유효한 방법임을 증 명하였다.

(2) 지반의 전단파 속도를 변화시켜 지반강성의 차 이에 따른 공사 중 진동의 지반전달 및 인접 구조물에 미치는 영향에 대하여 검토하여, 지반의 평균 전단파

속도가 700 m/s 이상, 즉 지반분류 상 암반에 해당하 는 지반에서는 항타 공사로 인한 진동 하중의 전달이 매우 작음을 검증 하였다. 또한, 하중원 작용점에서 좌 우로 약 20 m이상 떨어지면 가속도 및 속도의 값은 50

%이상 감쇠되는 것을 정량적인 분석을 통하여 검증하 였다.

(3) 지반의 진동 감쇠 효과를 파악하기 위한 인접 구조물과 진동원 이격거리에 관한 검토에서는, 15 m~20 m이상 떨어지면 구조물의 진동 영향은 급격히 감소하며, ISO 등 진동기준도 만족하는 것을 나타내었 다.

(4) 지반조건이 주어질 경우, 지반이 고유주기 산정 을 통한 지반과 구조물의 진동가속도 및 속도값을 예 측하는 방법을 제시하였으며, 지반의 고유주기가 0.3sec를 경계로 장주기 영역에서는 진동가속도의 전달 영향이 적음을 나타내었다.

본 연구 성과를 활용하여 건설 현장에 발생할 가능 성이 있는 진동레벨의 사전 예측이 가능하며, 공사민 원 및 공사현장 인접의 기 구조물의 안전성 평가가 가 능할 것으로 판단된다.

참고문헌

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