KR101140764B1

KR101140764B1 - Method for estimating the ground vibration produced from impact of collapsing structure in case explosive demolition

Info

Publication number: KR101140764B1
Application number: KR1020110072003A
Authority: KR
Inventors: 최병희; 류창하; 정주환
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2012-05-03

Abstract

PURPOSE: An impact vibration prediction method when disassembling a construction explosion is provided to systematically predict a generation level of impact vibration by calculating a collision speed through numerical analysis. CONSTITUTION: Impact vibration strength is measured at a measurement point of a disassembled construction. The impact vibration strength is measured by changing distance between kinetic energy and the measurement point(M10). An impact vibration strength prediction formula includes the kinetic energy as variable. The vibration strength is predicted corresponding to kinetic energy variable(M30).

Description

Method for estimating the ground vibration produced from impact of collapsing structure in case explosive demolition}

본 발명은 구조물의 발파해체시 발생하는 지반진동을 예측하는 방법에 관한 것으로서, 특히 붕괴되는 구조물 부재가 지반을 충격할 때 발생하는 충격진동을 본발파를 시행하기 전의 설계단계에서 미리 예측하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting ground vibrations generated during blast dismantling of a structure, and more particularly, to a method for predicting impact vibrations generated when a collapsed structural member impacts the ground in advance at the design stage before performing the blasting. It is about.

폭약이 장약공 내에서 폭발하면 주위 암반은 강력한 폭굉충격을 받으며 폭약과 접촉한 주변의 상태는 고온, 고압하에서 용융되며 유체역학적으로 거동하는 현상을 나타낸다. 장약공의 외부는 충격압에 의하여 파쇄대가 형성되면서 동시에 에너지가 전달되어 원주방향으로 균열이 생성, 전파되는 등 여러 형태의 암반파괴를 일으킨다. When explosives explode in a hole, the surrounding rock is subjected to a strong detonation shock, and the surroundings in contact with the explosive melt under high temperature and high pressure and exhibit hydrodynamic behavior. At the outside of the charge hole, the fracture zone is formed by the impact pressure, and energy is transmitted at the same time, causing various types of rock destruction such as the formation and propagation of cracks in the circumferential direction.

장약공으로부터 어느 범위를 넘어서면 에너지는 암반을 파괴시키지 못할 정도로 급격히 저하되고 응력파(탄성파)의 형태로 지중으로 전파된다. 즉, 힘을 받은 질량은 변형을 계속하려 하고 암반이 지닌 강성은 변형을 원래 상태로 되돌리려 하면서, 변형과 회복을 반복하는 파동의 형태로서 응력파가 전달되며, 이 응력파의 도달에 따른 지반의 반응은 진폭과 주기를 갖는 진동의 형태로 나타나는데, 이를 지반진동(ground vibration)이라 부른다.Beyond a certain range from the hole, the energy drops so rapidly that it does not destroy the rock and propagates to the ground in the form of stress waves (elastic waves). That is, the force-induced mass tries to continue the deformation and the stiffness of the rock tries to return the deformation to its original state, while the stress wave is transmitted in the form of a wave that repeats deformation and recovery. The response appears in the form of vibration with amplitude and period, which is called ground vibration.

지반진동의 크기는 진동하는 매질의 물리적인 변위(particle displacement), 속도(particle velocity) 및 가속도(particle acceleration)로 표시할 수 있다. 즉, 지반진동이 전달되는 어느 한 지점을 생각하면 이 점은 시간의 경과와 함께 진동량이 변화하고 있는데, 변위는 기준위치로부터의 이동거리를 나타내며, 속도는 변위의 시간에 대한 변화율(rate of change)이며, 가속도는 속도의 시간에 대한 변화율이다.The magnitude of the ground vibration can be expressed as the physical displacement (particle displacement), velocity (particle velocity) and acceleration (particle acceleration) of the vibrating medium. In other words, considering the point at which the ground vibration is transmitted, this point changes the amount of vibration with the passage of time. The displacement represents the moving distance from the reference position, and the velocity represents the rate of change of the displacement. Acceleration is the rate of change of time over time.

이와 같은 지반진동의 크기에 영향을 주는 변수들을 대별하면 (i)화약의 종류와 장약량, (ii)폭원에서 측점까지의 거리, (iii)암반의 역학적, 구조적 특성, (iv)천공패턴, 장약방법, 점화순서 등의 발파방법 등이 있다. 즉, 지반진동은 지역적인 특성과 발파조건에 따라 그 크기가 달라지므로 대상지역별로 발파조건에 따라 지반진동을 실측하여 그 전파특성을 도출하여야 한다. The variables affecting the magnitude of the ground vibrations are (i) the type of gunpowder and the dose, (ii) the distance from the source to the point, (iii) the mechanical and structural characteristics of the rock, and (iv) the drilling pattern and the charge. And blasting methods such as ignition order. That is, since the ground vibration varies in size depending on the local characteristics and the blasting conditions, the ground vibrations should be measured according to the blasting conditions for each target region to derive its propagation characteristics.

지반진동의 세기를 나타내는 진폭은 입자변위, 입자속도, 입자가속도 등으로 나타낼 수 있으나 구조물에 대한 영향평가와 관련해서 입자속도를 그 척도로 사용하는 것이 가장 합리적인 것으로 알려져 있다. 하지만 수없이 많은 영향변수들을 단순한 하나의 식에 반영하여 지반진동의 수준을 사전에 예측한다는 것은 지극히 어려운 문제이므로 지반진동의 수준을 실무적으로 예측하는 데에는 여러 연구자들이 제시한 경험식들이 주로 사용되어 오고 있다.The amplitude representing the ground vibration intensity can be represented by particle displacement, particle velocity, particle acceleration, etc. However, it is known that the particle velocity is used as the most relevant measure for the effect evaluation on the structure. However, it is extremely difficult to predict the level of ground vibration in advance by reflecting countless influence variables in one simple equation. Therefore, empirical equations suggested by various researchers have been used to predict the level of ground vibration. have.

현재까지 국내외에서 지반진동의 수준을 예측하는 데에는 과거 USBM과 직간접적으로 관련된 여러 연구자들(Devine and Duvall, 1963; Duvall and Petkof, 1959; Nicholls et al, 1971; Siskind et al, 1980)이 제안하거나 채택한 것으로 긴 봉상 장약(cylindrical charge)을 고려한 자승근 환산거리(square root scaled distance; SRSD) 개념을 이용한 예측식과 지반진동이 암반 중에서 구상으로(spherically) 전파되는 기하학적 형태를 고려한 삼승근 환산거리(cube root scaled distance; CRSD) 개념을 이용한 예측식이 특히 많이 사용되고 있다.To date, the level of ground vibration at home and abroad has been suggested by several researchers directly or indirectly related to USBM (Devine and Duvall, 1963; Duvall and Petkof, 1959; Nicholls et al, 1971; Siskind et al, 1980). The proposed method employs the concept of square root scaled distance (SRSD), which takes into account long cylindrical charges, and the cube root scaled, which takes into account the geometric shape in which ground vibrations are spherically propagated in the rock. Predictions using the concept of distance (CRSD) are particularly popular.

이들 기존 경험식들의 적합성에 대하여는 전문가들 사이에 서로 다른 견해를 보이기도 하지만 예측식의 선택문제와 관련하여 Siskind(2000)는 지반진동의 수준을 실무적으로 예측하는 데에는 SRSD나 CRSD 어느 쪽을 사용해도 무방하다고 보았으며, Snodgrass and Siskind(1974)는 특정 현장에 적합한 것이라면 이들 두 가지 방법 외에 어떠한 예측식을 사용하여도 좋은 것으로 보았다. Although there are dissimilar views among experts on the suitability of these existing empirical equations, Siskind (2000) may use either SRSD or CRSD to predict the level of ground vibration in relation to the problem of predictive choice. Snodgrass and Siskind (1974) believe that any prediction can be used in addition to these two methods as long as they are suitable for a particular site.

이와 같이 지반진동의 수준을 예측할 때에는 진동발생에 영향을 미치는 현장의 복잡한 지질조건들이나 설계변수들을 모두 일일이 고려할 수는 없기 때문에 이들을 간단한 식으로 단순화한 다음 관찰된 진동수준을 하나의 통계량(statistic)으로 취급함으로써 문제를 단순화하는 것이다. 따라서 수식을 사용하여 진동수준을 예측하는 문제는 어떠한 예측식을 사용하느냐의 문제라기보다는 주어진 예측식을 사용했을 때 나타나는 결과의 적합도(곧, 상관계수)나 산포도(곧, 표준편차)가 얼마나 되느냐의 문제라 할 수 있다(Siskind, 2000).When estimating the level of ground vibrations, it is not possible to consider all of the complex geological conditions or design variables that affect the occurrence of vibrations in a simple way, so simplify them in a simple way and then use the observed vibration level as a statistical. It is to simplify the problem. Therefore, the problem of predicting the vibration level using the equation is not a question of which prediction equation is used, but how good is the fit (ie, correlation coefficient) or scatter (ie, standard deviation) of the result when a given prediction is used. (Siskind, 2000).

지반진동의 전파특성을 나타내는 진동수준 예측식은 계측된 현장자료로부터 회귀분석을 수행한 다음 적합도가 높은 식을 선택하는 것이 일반적이다. 특히, 실무적인 측면에서는 폭원의 이격거리 D를 장약량 Q로 환산한 형태로서 다음 식 (1)과 (2)에서와 같은 SRSD 및 CRSD 개념을 이용한 회귀분석을 통하여 지반진동의 수준를 예측하는 방법이 많이 사용된다.In general, the vibration level prediction equations representing the propagation characteristics of the ground vibration are generally selected by performing regression analysis from the measured field data and then selecting a high-fit equation. In particular, in practical terms, there are many methods for estimating the ground vibration level through regression analysis using the SRSD and CRSD concepts as shown in the following equations (1) and (2). Used.

... 식(1)

... Expression (1)

... 식(2)

... Expression (2)

식 (1)과 (2)에서 PPV:최대입자속도peak particle velocity), C:화약특성, 발파방법, 암반특성 등에 따라 결정되는 상수, n:감쇠지수이다. 이와 같은 환산거리를 이용한 식은, 도 1에 나타나 바와 같이, 로그-로그 좌표 상에서는 직선의 식이 되므로 자료를 직선에 적합시킨다. 식 (1)과 (2)에서의 계수 C는 직선이 수직축과 만나는 절편을 나타내며, 감쇠지수 n(＜0)은 직선의 기울기로서 음의 값이다. 일반적으로 국내에서는 계측자료를 SRSD 및 CRSD 기법으로 처리하여 각각의 예측식을 구한 후 그 가운데 적합도(R²)가 높은 식을 대상지역에서의 진동수준 예측식으로 채택하는 방법이 많이 사용되고 있다.Equation (1) and (2) are constants determined by PPV: peak particle velocity, C: powder characteristics, blasting method, rock characteristics, and n: attenuation index. As shown in Fig. 1, the equation using the converted distance is a straight line on log-log coordinates, so that the data is fitted to the straight line. The coefficient C in equations (1) and (2) represents the intercept where the straight line meets the vertical axis, and the damping index n (<0) is a negative value as the slope of the straight line. In Korea, a large number of methods have been used in Korea to process the measurement data using the SRSD and CRSD techniques to obtain the respective prediction equations, and then adopt the equation of high fit (R ² ) as the vibration level prediction equation in the target area.

상기의 자료처리 과정을 통해 당해 현장에 적합한 진동수준 예측식을 얻게 되면 발파설계 패턴의 적합성을 판단하고, 주변의 건물이나 시설물 등에 대한 영향을 검토하여 현장조건에 맞는 최대 지발당장약량(Q)를 구하여 최종적인 발파패턴을 설계한다.When the vibration level prediction formula appropriate to the site is obtained through the above data processing process, the suitability of the blast design pattern is judged, and the influence on the surrounding buildings or facilities is examined to determine the maximum amount per delay (Q) suitable for the site conditions. To design the final blasting pattern.

한편, 터널이나 노천에서 이루어지는 암석발파에서는 발파에 의한 지반진동의 발생 및 전파특성에 대한 연구는 꾸준히 진행되어 지반진동의 전파특성을 예측하는 방법이 잘 정립되어 있다고 할 수 있다. On the other hand, in rock blasting in tunnels or open-air, studies on the generation and propagation characteristics of ground vibrations by blasting have been conducted steadily, and the method of predicting the propagation characteristics of ground vibrations is well established.

그러나, 발파에 의한 구조물 해체분야에서는 그 연구가 미흡한 상황이다. 발파공법을 이용한 구조물 해체공법의 경우에는 서로 다른 두 가지 원인에 의해 지반진동이 발생하게 된다. 첫째, 구조물을 붕괴시키기 위해 기둥이나 내력벽과 같이 힘을 받는 부재를 화약을 이용하여 발파할 때 지반진동이 발생한다. 둘째, 해체된 부재들이 붕괴하면서 구조물의 기초나 인접지반과 충돌할 때에도 지반진동이 발생한다. 이들 두 가지 서로 다른 원인에 의한 지반진동은 주변의 건물이나 구조물 등에 진동피해를 입힐 수 있다.However, the research is insufficient in the field of structure dismantling by blasting. In the case of the structure dismantling method using the blasting method, the ground vibration is caused by two different causes. First, ground vibrations occur when blasting a member under force, such as a pillar or bearing wall, using gunpowder to collapse a structure. Second, ground vibrations occur when the dismantled members collide with the foundation or adjacent ground of the structure. Ground vibration caused by these two different causes can cause vibration damage to surrounding buildings or structures.

그러나 지금까지 수행된 많은 발파해체 공사를 통해 실측된 지반진동 측정결과를 살펴본 결과, 화약폭발에 의한 지반진동에 비해 구조물의 지반충격에 의한 지반진동(이하 충격진동)이 통상적으로 더 크게 나타났다. 또한, 이 충격진동은 화약폭발에 의한 지반진동에 비해 저주파로서 주변의 건물이나 구조물 등에 피해를 입힐 확률이 더 높기 때문에, 발파해체의 경우에는 일반적인 암석발파의 경우와는 달리 구조물이 붕괴될 때 발생하는 충격진동을 사전에 예측하고, 또 예측된 결과에 따라 주변의 구조물 등에 진동피해를 주지 않도록 발파패턴을 설계하는 것이 환경문제의 관점에서 매우 중요한 사안이 된다. However, as a result of measuring the ground vibration measured through many blasting and dismantling works, the ground vibration due to the ground impact of the structure (hereinafter, the impact vibration) is usually larger than the ground vibration caused by the explosive explosion. In addition, this shock vibration is lower frequency than ground vibration caused by gunpowder explosion, which is more likely to damage nearby buildings or structures. In order to predict the impact vibration in advance and to design the blasting pattern so as not to cause vibration damage to the surrounding structures according to the predicted results, it is very important in terms of environmental problems.

이런 관점에서 세계적으로 점증하고 있는 발파해체 공사에서 환경피해를 최소화할 수 있도록 구조물 발파해체 공사에서 발생되는 충격진동을 설계단계에서 사전에 예측할 수 있는 방법 또는 사전영향평가방법의 개발이 요구되고 있다.In view of this, in order to minimize environmental damage in the world of blast dismantling construction, it is required to develop a method or a pre-impact impact assessment method to predict the impact vibration generated during the blast dismantling construction in advance in the design stage.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조물을 발파해체하는 경우 해체대상 구조물 주변의 건물이나 시설물 등에 지반진동으로 인한 피해가 발생하지 않도록 붕괴하는 구조물 부재가 지반을 충격함에 따라 발생하는 충격진동의 크기를 사전에 예측할 수 있는 구조물 발파해체시 충격진동 예측방법을 제공하는데 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, the impact vibration generated when the structural member to collapse so that the damage caused by the ground vibration does not occur in buildings or facilities around the structure to be dismantled when impacting the ground It is an object of the present invention to provide a method for predicting impact vibration during blast dismantling, which can predict the size of a structure in advance.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구조물 발파해체시 충격진동 예측방법은, 해체대상이 되는 구조물의 주변 지반에 타격체를 이용하여 충격을 가하고 충격을 가한 지점으로부터 이격된 측정지점에서 충격진동세기(PPV)를 측정하되, 상기 타격체의 운동에너지(Kc)와 상기 측정지점까지의 이격거리(D)를 변경해 가면서 상기 충격진동세기(PPV)을 복수 회에 걸쳐 측정하는 시험단계; 상기 구조물의 발파해체시 지반에 전해지는 충격진동을 예측하기 위한 것으로서 운동에너지(Kc)가 변수로 포함되어 있고 미지의 상수가 포함된 충격진동세기(PPV) 예측식에서, 상기 시험단계에서 획득한 상기 이격거리와 운동에너지 및 상기 이격거리와 운동에너지에 따른 충격진동세기를 하나의 자료쌍으로 하는 복수의 자료쌍을 이용하여 상기 예측식의 미지의 상수를 결정하는 예측식 확정단계; 및 상기 구조물이 발파해체될 때 낙하되는 구조물의 운동에너지를 결정하여 상기 예측식에 포함되어 있는 상기 운동에너지(Kc) 변수에 대입함으로써, 상기 발파해체에 따른 상기 충격진동세기(PPV)를 예측하는 예측단계;를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다. Impact vibration prediction method when blasting and dismantling the structure according to the present invention for achieving the above object, the impact vibration strength at the measurement point spaced from the point of impact by applying the impact to the surrounding ground of the structure to be dismantled Measuring (PPV) and measuring the impact vibration intensity (PPV) a plurality of times while changing the kinetic energy (Kc) of the striking body and the separation distance (D) to the measuring point; In order to predict the shock vibration transmitted to the ground during blast dismantling of the structure, the impact vibration strength (PPV) prediction formula including the kinetic energy (Kc) as a variable and an unknown constant is obtained in the test step. A prediction equation determining step of determining an unknown constant of the prediction equation using a plurality of data pairs having a separation distance and kinetic energy and an impact vibration intensity according to the separation distance and kinetic energy as one data pair; And determining the kinetic energy of the falling structure when the structure is blasted and substituting the kinetic energy Kc included in the prediction equation to predict the impact vibration intensity PPV according to the blasting. Prediction step; it is characterized in that made.

본 발명에 따르면, 상기 예측식 확정단계에서는, 상기 복수의 데이터 세트를 이용하여, 상기 미지의 상수가 포함된 상기 예측식을 회귀모형으로 한 회귀분석을 수행함으로써 상기 미지의 상수를 결정한다. According to the present invention, in the predicting equation determining step, the unknown constant is determined by performing a regression analysis using the plurality of data sets as the regression model of the predictive equation including the unknown constant.

그리고, 상기 예측식 확정단계에서 회귀모형이 되는 예측식은 복수 개이며, 상기 복수의 예측식을 회귀모형으로 한 회귀분석을 수행하여 상기 미지의 상수들을 각각 결정한 후, 상기 확정된 복수의 예측식 중에서 상기 회귀분석의 결정계수(R², coeffcient of determination)인 적합도가 높은 예측식을 최종적인 예측식으로 확정할 수 있다. In the predicting equation determination step, a plurality of prediction equations are used as regression models. After determining the unknown constants by performing a regression analysis using the plurality of prediction equations as regression models, among the determined plurality of prediction equations, A predictive formula with high goodness of fit, which is a coeffcient of determination (R ² ) of the regression analysis, may be determined as a final predictive formula.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 복수의 예측식으로 하기의 제1예측식과 제2예측식을 사용한다. In an embodiment of the present invention, the following first prediction equation and second prediction equation are used as the plurality of prediction equations.

... 제1예측식,

... First Prediction,

... 제2예측식,

... second prediction,

여기서, D는 구조물의 발파해체에 따른 충격이 발생한 지점으로부터 이격된 지점까지의 이격거리이며, Kc는 구조물 발파해체시 낙하되는 상기 구조물의 운동에너지이며, PPV(peak particle velocity, 최대입자속도)는 상기 구조물의 낙하에 의해 충격이 발생한 지점으로부터 이격거리(D)만큼 떨어져 있는 지점에서의 충격진동세기이며, C와 n은 구조물 주변 환경과 관련된 입지상수로서 상기 미지의 상수이다. Here, D is the separation distance from the point of impact from the blast dismantling of the structure to the spaced apart point, Kc is the kinetic energy of the structure that falls during the blast dismantling of the structure, PPV (peak particle velocity, maximum particle velocity) is The impact vibration intensity at a point separated by the separation distance D from the point where the impact occurred due to the fall of the structure, C and n is a location constant associated with the environment around the structure is the unknown constant.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 운동에너지(Kc)는 상기 구조물을 분할하여 붕괴시키는 경우 선붕괴되는 부분과 시차를 두고 후붕괴 되는 부분 사이에서 발생하는 저항으로 인해 상기 선붕괴되는 구조물이 낙하할 때 영향을 받는 저항력을 감안하여, 하기의 식으로 규정할 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention, the kinetic energy (Kc) when the structure is divided and collapsed due to the resistance generated between the pre-collapsed portion and the portion of the post-collapsed disparity due to the parallax dropping the structure to be pre-collapsed In consideration of the resistance influenced at the time, it can be prescribed by the following equation.

Kc = RKf, Kc = RKf,

여기서, Kf는 상기 구조물이 붕괴된 후 다른 저항력이 없다는 전제하에 자유낙하 하는 경우의 이론적 운동에너지이며, R은 상기 구조물이 실제 붕괴될 때 발생되는 구속력을 감안한 붕괴저항계수로서, 0 ≤ R ≤ 1의 범위이다.Here, Kf is the theoretical kinetic energy in the case of free fall on the premise that there is no other resistance after the collapse of the structure, R is the collapse resistance coefficient in consideration of the restraining force generated when the structure is actually collapsed, 0 ≤ R ≤ 1 Range.

또한, 상기 붕괴저항계수(R)는 하기의 식으로 규정할 수 있다. In addition, the collapse resistance coefficient (R) can be defined by the following equation.

R = r² = (Vc/Vf)²,R = r ² = (Vc / Vf) ² ,

여기서, Vc는 상기 구조물이 낙하할 때의 실제 종속도이며, Vf는 상기 구조물이 다른 저항력이 없다는 전제하에 자유낙하 하는 경우의 이론적 종속도이다. Here, Vc is the actual dependence when the structure falls, Vf is the theoretical dependence when free-falling on the premise that the structure has no other resistance.

한편, 발파해체시 낙하되는 구조물의 운동에너지(Kc)는 낙하지점에 마련된 완충재에 의하여 충격이 완화되는 것을 감안하여, 하기의 식으로 규정할 수 있다. On the other hand, the kinetic energy (Kc) of the structure that is dropped during blast disassembly can be prescribed by the following equation in consideration of the shock is alleviated by the buffer provided at the dropping point.

Kc = RdKf Kc = RdKf

여기서, d는 상기 완충재에 의한 감쇄계수(damping coefficent)로서 0 ≤ d ≤ 1의 범위이다. Here, d is a damping coefficent by the buffer material and is in a range of 0 ≦ d ≦ 1.

또한, 상기 구조물의 높이 방향을 따라 복수의 지점에서 시간차를 두고 발파하여 상기 구조물을 해체하는 방법에서 상기 충격진동세기를 예측함에 있어서, 상대적으로 하부에 배치되어 먼저 붕괴 및 낙하되는 선붕괴분이 상대적으로 상부에 배치되어 나중에 붕괴 및 낙하되는 후붕괴분에 대하여 상기 완충재로 작용하는 것을 고려할 수 있다. In addition, in predicting the impact vibration intensity in the method of dismantling the structure by blasting at a plurality of points along the height direction of the structure, the linearly decayed pre-disintegration which is disposed at the lower part and collapses and falls first is relatively It may be considered to act as the cushioning material for the post-collapsed matter which is disposed on top and later collapses and falls.

한편, 상기 구조물의 하부를 발파하여 상기 구조물을 측방으로 넘어뜨리는 전도붕괴공법에서 상기 충격진동세기를 예측함에 있어서, 상기 발파지점의 상부 붕괴분의 무게 중심에 상기 상부 붕괴분의 모든 무게가 집중되었다고 가정하고 상기 상부 붕괴분의 수직하방 성분의 속도를 구하여 상기 운동에너지를 결정할 수 있다.On the other hand, in predicting the impact vibration strength in the conduction collapse method of blasting the lower part of the structure to the side, the weight of all of the upper decay portion is concentrated in the center of gravity of the upper decay portion of the blasting point. Assume that the kinetic energy can be determined by obtaining the velocity of the vertically downward component of the upper decay fraction.

본 발명에서는 소규모의 충격시험을 통하여 대상지역에서 적용할 수 있는 예측식을 도출하고, 또 수치해석을 통하여 구조물의 붕괴구획별 붕괴속도를 계산함으로써 본 발파 시 해체대상 구조물의 다양한 붕괴패턴에 따라 서로 다르게 나타날 수 있는 충격진동의 발생수준을 설계단계에서 체계적으로 예측할 수 있는 새로운 방법을 제공한다. In the present invention, a small-scale impact test is used to derive a predictive equation applicable to the target area, and to calculate the decay rate for each decay section of the structure through numerical analysis. It provides a new way to systematically predict the level of impact vibrations that may appear differently at the design stage.

본 발명을 통해 구조물을 발파해체하는 경우 발생하는 충격진동에 대한 신뢰성 높은 예측방법이 제안됨으로써 주변 환경에 피해를 주지 않는 안전하고 효율적인 구조물 발파해체가 가능하다. According to the present invention, a reliable prediction method for shock vibration generated when dismantling a structure is proposed, thereby enabling safe and efficient structure blast dismantling without damaging the surrounding environment.

도 1은 화약폭발에 의한 지반진동 회귀분석 일례가 나타난 표이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 발파해체시 충격진동 예측방법의 개략적 흐름도이다.
도 3은 충격시험을 수행하고 있는 모습이 나타난 사진이다.
도 4는 충격진동 실험결과에 대한 회귀분석 일례가 나타난 그래프이다.
도 5는 구조물의 발파해체시의 단위구획의 낙하를 나타낸 도면이다.
도 6은 구조물의 실제 붕괴시의 단위구획의 자유물체도를 나타낸 도면이다.
도 7은 지발시간에 따른 단위 붕괴구획의 변화를 나타낸 도면이다.
도 8은 구조물의 전도붕괴시 낙하 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 3차원 유한요소 해석프로그램인 LS-DYNA로 만든 간단한 붕괴모델로서 수치해석적인 방법을 통해 자유낙하와 실제붕괴의 속도를 비교하는 예를 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11은 수치해석에서 발파의 조건을 모식화한 도면이다.
도 12는 수치해석 조건별 최대 낙하속도 비교표이다.
도 13은 도 11의 조건에서, 도 14는 도 11의 조건에서 구조물의 시간에 따른 낙하속도를 나타낸 그래프이다.1 is a table showing an example of ground vibration regression analysis by explosives.
2 is a schematic flowchart of a shock vibration prediction method when blasting and dismantling a structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing the appearance of performing an impact test.
Figure 4 is a graph showing an example of the regression analysis for the impact vibration test results.
5 is a view showing the fall of the unit compartment during the blast dismantling of the structure.
6 is a view showing a free body diagram of the unit compartment during the actual collapse of the structure.
7 is a view showing a change in the unit decay compartment according to the delay time.
8 is a view showing a state of falling during the collapse of the structure.
9 is a simple decay model made of LS-DYNA, a three-dimensional finite element analysis program, showing an example of comparing the speed of free fall and actual collapse through a numerical method.
10 and 11 are diagrams schematically illustrating the conditions of blasting in the numerical analysis.
12 is a comparison table of the maximum drop speeds according to numerical analysis conditions.
FIG. 13 is a graph showing a drop speed with time of the structure under the conditions of FIG. 11 and FIG. 14.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 발파해체시 충격진동 예측방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of predicting impact vibration when blasting and dismantling a structure according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

지금까지 수행된 많은 발파해체 작업과정에서 측정된 지반진동 기록들을 분석한 결과, 건축물의 발파해체시 파괴된 부재가 낙하하여 지반에 충격을 줌에 따라 발생하는 지반진동의 크기가 건축물의 기둥이나 내력벽을 부수기 위해 설치한 화약이 폭발하여 발생하는 지반진동보다 훨씬 더 큰 것으로 나타났다. 이와 같은 부재 충격에 의한 지반진동은 각종 구조물의 발파해체시에 주변의 건물이나 시설물 등에 피해를 발생시킬 수 있다. 이에 본 발명에서는 발파해체시에 붕괴하는 구조물의 부재가 지반을 충격할 때 발생하는 충격진동의 크기를 사전에 예측할 수 있는 방법을 개발함으로써, 도심지에서 구조물의 안전한 발파해체가 가능하도록 하였다.As a result of analyzing the ground vibration records measured in many blasting and dismantling works performed, the magnitude of the ground vibration caused by the falling of the destroyed member and impacting the ground during the demolition of the building is determined by The explosives installed to destroy them were much larger than the ground vibrations caused by explosions. Ground vibration caused by such a member shock can cause damage to nearby buildings, facilities, and the like when blasting and dismantling of various structures. Therefore, in the present invention, by developing a method for predicting in advance the magnitude of the impact vibration generated when the member collapsing during the blast dismantling the ground, it was possible to safely dismantle the structure in the downtown.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 발파해체시 충격진동 예측방법의 개략적 흐름도이다. 2 is a schematic flowchart of a shock vibration prediction method when blasting and dismantling a structure according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 발파해체시 충격진동 예측방법(M100)은 시험단계(M10), 예측식 확정단계(M20) 및 예측단계(M30)로 이루어진다. 2, the impact vibration prediction method (M100) when dismantling the structure according to an embodiment of the present invention consists of a test step (M10), the prediction formula determination step (M20) and the prediction step (M30).

본 발명에서는 구조물의 발파해체시에 발생하는 충격진동의 세기(수준)을 예측하기 위해 부재가 지반을 충격하기 직전의 충격원의 운동에너지를 고려한 환산거리 예측식을 사용한다. 즉, 본 발명에서는 구조물의 발파해체 시에 지반에 충격을 가하는 충격원의 에너지, 곧 붕괴하는 부재가 지반과 충돌하기 직전에 지니는 운동에너지에 대한 환산거리 예측식을 사용하여 충격진동을 예측한다. In the present invention, in order to predict the strength (level) of the shock vibration occurring during the blast dismantling of the structure, a conversion distance prediction formula considering the kinetic energy of the impact source immediately before the member impacts the ground is used. That is, in the present invention, the impact vibration is predicted by using a conversion distance prediction equation for the energy of the impact source that impacts the ground when the structure is dismantled, and the kinetic energy immediately before the collapsing member collides with the ground.

기존의 화약폭발로 인한 지반진동 수준을 예측할 때 사용하는 에너지 항목인 지발당장약량 개념이 구조물의 발파해체시의 충격진동 예측에 있어서 적합하지 않았는 바, 본 발명에서 제안하는 예측식은 폭원거리(이격거리)를 부재의 운동에너지로 환산한 형태로서 하기의 제1예측식과 제2예측식으로 정의되며, 부재의 운동에너지에 대한 SRSD(square root scaled distance) 및 CRSD(cube root scaled distance) 환산개념을 이용하여 충격진동세기를 예측하는 방법을 사용한다.Since the concept of energy dose per ground, which is an energy item used to predict the ground vibration level due to the explosive explosion, was not suitable for the prediction of the impact vibration when blasting and dismantling the structure, the proposed equation proposed in the present invention is a long distance (distance distance). ) As a form of kinetic energy of the member, defined by the following first and second prediction equations, and using the concept of square root scaled distance (SRSD) and cube root scaled distance (CRSD) conversion for the kinetic energy of the member. To predict the impact vibration strength.

... 제1예측식(SRSD 환산개념),

... first prediction (SRSD equivalent),

... 제2예측식(CRSD 환산개념),

... second prediction (CRSD equivalent),

기존의 암반 발파시에 폭원거리를 에너지 항목인 지발당장약량으로 환산한 것으로부터, 폭원거리를 붕괴되어 낙하하는 구조물의 운동에너지로 환산하는 개념을 도입함으로써 충격진동을 보다 정확하게 반영할 수 있도록 하였다. In the existing rock blasting, the far-distance is converted into the amount of energy per delay, which is the energy item, and the concept of converting the far-distance to the kinetic energy of the falling structure collapses to reflect the shock vibration more accurately.

충격진동에 대한 제1예측식과 제2예측식의 입지상수 C와 n은 실제로 발파해체를 수행할 대상지역의 조건에 대한 사항을 반영하는 값인데, 이들은 미지의 상수값이므로 현장의 조건에 맞게 값을 결정하여야 한다. The location constants C and n of the first and second prediction equations for impact vibration reflect the facts about the conditions of the target area where blasting is to be dismantled. Should be determined.

본 발명에서는 미지의 입지상수 C와 n은 대상 지역별로 소규모 충격시험(M10)을 통해 충격진동 자료를 획득하고, 획득된 자료에 대한 통계처리를 통해 결정한다(M20). In the present invention, the unknown location constants C and n are obtained through the small-scale impact test (M10) for each target region through the impact vibration data, and determined through statistical processing on the obtained data (M20).

즉, 발파해체 대상지역에서 특별히 제작된 장비를 사용하여 소규모의 충격진동을 일으키는 충격시험을 실시하여 충격진동 자료를 획득하고, 획득된 자료를 가지고 제1예측식과 제2예측식을 회귀모형으로 한 회귀분석을 수행하여 입지상수 C와 n의 값을 도출한다. 이 때, 실험의 변수는 이격거리(D)와 충격원의 운동에너지(Kc)가 되며, 획득되는 진동자료는 충격진동의 세기(PPV)가 된다. In other words, by using a specially designed equipment in the area where blasting and dismantling is carried out, a shock test that causes small-scale shock vibrations is carried out to obtain shock vibration data, and the first and second prediction equations are used as regression models. Regression analysis is performed to derive the values of location constants C and n. At this time, the variables of the experiment are the separation distance (D) and the kinetic energy (Kc) of the impact source, and the obtained vibration data is the impact vibration intensity (PPV).

이격거리(D)와 운동에너지(Kc)를 다양하게 변화시키면서 소규모의 충격을 발생시키고, 그때마다 발생되는 지반진동을 진동계측기로 측정하여 충격진동의 크기(PPV)를 얻는다. Small-scale shock is generated while varying the separation distance (D) and kinetic energy (Kc) in various ways, and the ground vibration generated at each time is measured by a vibration measuring instrument to obtain the magnitude of impact vibration (PPV).

이러한 충격시험이 가능하기 위해서는 충격원의 운동에너지(Kc)를 알 수 있으면서도 지반을 충격할 수 있는 특별한 장비가 필요한데, 이를 위하여 본 발명에서는 유압피스톤을 이용한 충격시험기를 제작하였다. In order to enable such an impact test, a special equipment capable of impacting the ground while knowing the kinetic energy (Kc) of the impact source is required. For this purpose, an impact tester using a hydraulic piston was manufactured.

본 발명에서 제작한 충격시험기는 지반에 충격을 가할 수 있는 타격체를 갖춘 이동식 장비로서 타격직전의 타격체의 운동에너지, 곧 충격원의 운동에너지(Kc)를 알 수 있도록 설계하였다. 도 3에는 충격시험기를 사용한 충격시험 장면이 사진으로 나타나 있다. The impact tester manufactured in the present invention was designed to know the kinetic energy of the impact body immediately before the impact, that is, the kinetic energy (Kc) of the impact source, as a mobile device having a striking body capable of impacting the ground. 3 shows a shock test scene using an impact tester as a photograph.

본 충격시험기는 해체대상 구조물이 위치하고 있는 현장에서 실험할 수 있도록 이동식으로 제작하였으며, 타격방향으로 장착된 타격용 유압펌프를 이용하여 스프링을 압축시킨 뒤 타격방향과 직각방향으로 장착된 격발용 유압펌프를 이용하여 압축된 스프링을 순간적으로 이완시킴으로써 타격체인 피스톤 로드를 가속시켜 지반을 타격할 수 있도록 만들어졌다. 본 충격시험기에서 피스톤 로드는 충격원의 역할을 수행하며, 충격량의 크기는 피스톤 로드의 행정거리(스프링의 압축거리)에 의해 조절되는데, 행정거리가 길수록 충격량이 커진다.This impact tester was manufactured to be mobile so that the structure to be dismantled can be tested on the site. Compression of the spring using the blow hydraulic pump mounted in the blow direction, and the trigger hydraulic pump mounted in the direction perpendicular to the blow direction It is designed to accelerate the striking piston rod by striking the compressed spring with a moment to hit the ground. In this impact tester, the piston rod acts as an impact source, and the magnitude of the impact amount is controlled by the stroke distance (compression distance of the spring) of the piston rod, and the longer the stroke distance, the greater the impact amount.

상기한 장치를 이용하여, 타격체의 운동에너지(Kc)와 이격거리(D)를 미리 알고 있는 상태에서 지반에 충격을 가하고, 타격지점으로부터 이격거리(D)만큼 떨어진 측정지점에서 진동계측기를 이용하여 충격진동의 세기(PPV)를 측정한다. 한 번의 실험에서 하나의 자료쌍(D,Kc,PPV)을 얻을 수 있으므로, 이격거리와 운동에너지를 달리하여 복수의 실험을 진행하면 복수의 자료쌍을 얻을 수 있다. Using the above-mentioned device, the impact is applied to the ground while the kinetic energy (Kc) and the separation distance (D) of the hitting body are known in advance, and the vibration measuring instrument is used at the measurement point separated by the separation distance (D) from the hitting point. Measure the impact vibration intensity (PPV). Since one data pair (D, Kc, PPV) can be obtained in one experiment, multiple data pairs can be obtained by conducting multiple experiments with different separation distances and kinetic energy.

이렇게 획득된 복수의 자료쌍으로 제1예측식 및 제2예측식을 회귀모형으로 하여 회귀분석을 하면 입지상수 C와 n을 구할 수 있다. 즉, 실험에 의해 측정된 자료쌍을 통해 역으로 제1예측식과 제2예측식에서의 미지의 상수 C와 n값을 통계적 방법(회귀분석)으로 구하는 것이다. The location constants C and n can be obtained by regression analysis using the first and second prediction equations as a regression model using the obtained data pairs. In other words, a statistical method (regression analysis) is used to calculate the unknown constants C and n in the first and second prediction equations through the data pairs measured by the experiment.

충격시험기를 이용한 현장 충격시험을 통해 얻은 자료쌍을 이용하여 제1예측식과 제2예측식의 입지상수 C와 n을 구한다. 두 예측식 가운데 회귀분석에서 사용하는 개념인 적합도(결정계수, Coefficient of determination)를 이용하여, 적합도가 더 높은 예측식을 대상지역에서의 충격진동 예측식으로 결정한다(M20). 여기서 적합도(R²)를 나타내는 R과 후술할 붕괴저항계수 R(또는 r)은 알파벳만 동일할 뿐 전혀 다른 개념이라는 점을 첨언한다. The location constants C and n of the first and second prediction equations are obtained using the data pairs obtained through the field impact test using the impact tester. Using the goodness-of-fit (Coefficient of determination), a concept used in regression analysis, the higher-prediction equation is determined as the impact vibration prediction equation in the target area (M20). It is to be noted that R representing the goodness of fit (R ² ) and the collapse resistance coefficient R (or r) to be described later are not only identical alphabets but completely different concepts.

즉, 충격시험에서 얻어진 자료쌍을 이용하여 휘귀분석을 수행하여, C와 n값을 구하여 예측식에 대입한 후, 예측식이 실제 자료쌍을 얼마나 정확하게 반영하고 있는지를 확인한다. 예컨대, 예측식에 의해서 얻어지는 그래프가 직선형이라고 한다면, 실제 자료쌍이 이 직선을 따라가며 분포하는 경우 적합도가 높은 것이지만, 실제 자료쌍 중 직선으로부터 많이 이격되어 분산되어 있는 경우 적합도가 낮은 것이다.In other words, the data pair obtained in the impact test is used to perform a vowel analysis. Then, C and n values are obtained and substituted into the prediction equation. Then, it is confirmed how accurately the prediction expression reflects the actual data pair. For example, if the graph obtained by the predictive equation is a straight line, the good fit is obtained when the actual data pairs are distributed along this straight line, but the fit is low when the actual data pairs are dispersed far from the straight line.

도 4에는 제2예측식을 휘귀모형으로 하여 회귀분석한 과정과 결과를 예시한 그래프이다. 회귀분석 결과 입지상수 C와 n은 각각 133.7과 -1.91로 나타났다. 따라서 제2예측식은 아래와 같이 결정된다. 4 is a graph illustrating a process and a result of regression analysis using the second prediction equation as the whit model. The regression analysis showed that the location constants C and n were 133.7 and -1.91, respectively. Therefore, the second prediction equation is determined as follows.

... 제2예측식(예시)

... Second Prediction (Example)

상기한 바와 같이, 휘귀분석을 통해 입지상수를 결정하고 복수의 예측식에서 적합도 판정을 통해 대상지역에서의 충격진동 예측식으로 최종 확정하였으면 이제는 해체발파 설계패턴에 따른 구조물의 붕괴패턴을 분석하여 지반을 충격할 수 있는 충격원(붕괴하는 단위구획)의 최대 운동에너지(Kc)를 결정한다(M30). 운동에너지가 결정되면, 확정된 예측식에 이를 대입하여 이격거리(D)별로 충격진동세기(PPV)를 바로 계산할 수 있다. As described above, after determining the location constant through the drift analysis, and finally determining the impact vibration prediction equation in the target area by determining the goodness of fit in a plurality of prediction equations, it is now time to analyze the collapse pattern of the structure according to the demolition blast design pattern. The maximum kinetic energy Kc of the impact source (the collapsed unit compartment) that can be impacted is determined (M30). Once the kinetic energy is determined, the impact vibration intensity (PPV) can be immediately calculated for each separation distance (D) by substituting it into the determined prediction equation.

이하, 붕괴 후 낙하하는 구조물의 운동에너지를 결정하는 방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method of determining the kinetic energy of the structure falling after collapse will be described.

일반적으로 발파해체에서는 전도붕괴, 단축붕괴, 점진붕괴 등의 다양한 붕괴공법이 적용되고 있으며, 건물의 특성이나 주변여건 등에 따라 가장 적절한 붕괴공법이 선정된다. 따라서 발파해체 시에 발생되는 충격진동의 크기는 이들 붕괴공법과 직접적인 관련이 있으며, 붕괴 시에 지반을 충격하는 부재의 최대 운동에너지(Kc)도 붕괴공법에 따른 부재의 붕괴패턴에 따라 결정된다.In general, various demolition methods such as conduction collapse, uniaxial collapse, and gradual collapse are applied in blasting demolition, and the most appropriate decay method is selected according to the characteristics of the building and surrounding conditions. Therefore, the magnitude of impact vibration generated during blast dismantling is directly related to these decay methods, and the maximum kinetic energy (Kc) of the member that impacts the ground during decay is also determined by the decay pattern of the member according to the decay method.

도 5는 점진붕괴로 설계된 철근 콘크리트 건물에서 좌측 끝단의 한 구획이 도 5(a)의 기둥 a가 발파됨에 따라 도 5(b)에서와 같이 높이 h만큼 낙하하는 모습을 보여주는 모식도이다. 만일 그림 5(a)에서 중량 W의 구획 ABCD가 자유낙하 한다면 지반과 충격하기 직전의 운동에너지 Kf는 위치에너지 Uf와 같을 것이므로 구획 ABCD의 중량 W와 무게중심의 높이 h만 알면 다음과 같이 운동에너지 Kf를 쉽게 구할 수 있다.FIG. 5 is a schematic view showing that a section of the left end of the reinforced concrete building designed to be gradually collapsed drops as high as h as shown in FIG. 5 (b) as the column a of FIG. 5 (a) is blasted. If the block ABCD of weight W falls freely in Fig. 5 (a), the kinetic energy Kf just before impacting with the ground will be equal to the potential energy Uf. Therefore, if we know only the weight W of the compartment ABCD and the height h of the center of gravity, Kf can be easily obtained.

Kf = Uf = WhKf = Uf = Wh

한편, 구획 ABCD의 중량 W = mg(m: 질량, g: 중력가속도)이고, 운동에너지 Kf = (1/2)mV²이므로 식 (5)의 관계를 이용하면 구획 ABCD가 자유낙하시의 종속도 Vf=(2gh)^1/2로 계산된다.On the other hand, since the weight W = mg (m: mass, g: gravitational acceleration) of the compartment ABCD and the kinetic energy Kf = (1/2) mV ² , using the relationship of equation (5), the compartment ABCD is dependent on free fall. It is also calculated as Vf = (2gh) ^1/2 .

그러나 위에서의 Kf 및 vf는 모두 이론적인 값이고, 실제의 건물에서는 도 5(a)의 구획 ABCD와 구획 CDEF 사이의 접촉면 CD는 건축재료인 철근 콘크리트로 서로 일체화되어 있을 것이다. 따라서 구획 ABCD가 붕괴할 때에는 구획 CDEF가 발휘하는 인장 저항력과 접촉면 CD상에서의 전단 및 휨 저항력 등의 붕괴저항을 받아 붕괴속도가 자유낙하시에 비해 현저하게 감소하게 된다. However, the above Kf and vf are both theoretical values, and in an actual building, the contact surface CD between the section ABCD and the section CDEF of FIG. 5 (a) will be integrated with reinforced concrete as a building material. Therefore, when the compartment ABCD collapses, the collapse speed is significantly reduced compared to the free fall due to the collapse resistance such as the tensile resistance exerted by the compartment CDEF and the shear and bending resistance on the contact surface CD.

즉, 도 6에 보인 구획 ABCD의 자유물체도에서와 같이 실제로 건물의 한 구획이 붕괴할 때에는 인접구획으로부터 인장력 등을 받기 때문에 낙하속도가 감소하게 된다. 이는 낙하하는 물체가 공기의 저항력(drag force)을 받듯이 실제붕괴 시에는 인접 구획들로부터의 붕괴저항력으로 인한 위로 당기는 힘 f가 존재함을 의미한다. 즉, 도 5(a)에서 중량 W의 구획 ABCD가 실제로 붕괴할 때의 운동에너지 Kc는 다음 식에서와 같이 자중이 W에서 f의 힘을 제한 어떤 등가의 위치에너지 Uc와 같을 것이다.That is, as shown in the free body diagram of the section ABCD shown in Fig. 6, when one section of the building actually collapses, the drop speed decreases because it receives tension from the adjacent section. This implies that there is a pulling force f due to collapse resistance from adjacent compartments during actual collapse, as the falling object is subjected to drag force of air. That is, the kinetic energy Kc when the compartment ABCD of weight W actually collapses in FIG. 5 (a) will be equal to the equivalent potential energy Uc whose weight limits the force of f at W as in the following equation.

Kc = Uc = (W-f)hKc = Uc = (W-f) h

따라서 자유낙하와 실제붕괴 시의 위치에너지 사이에는 Uc ≤ Uf의 관계가 있으므로 위의 식으로부터 양자의 운동에너지 사이에도 Kc ≤ Kf 의 관계가 성립한다.Therefore, since there is a relationship Uc ≤ Uf between the free fall and the potential energy at actual collapse, the relationship of Kc ≤ Kf is also established between the kinetic energies of both.

이와 같이 건물이 실제로 붕괴할 때 어떤 붕괴구획의 실제 운동에너지 Kc는 그 구획이 자유낙하 할 때의 이론적 운동에너지 Kf보다는 작을 것이란 사실은 확실히 알 수가 있다. 그러나 건물이 실제로 붕괴할 때 어떤 붕괴구획의 종속도 Vc는 미지수이기 때문에 붕괴구획의 운동에너지 Kc = (1/2)mVc²을 구하기 위해서는 먼저 이 종속도 Vc의 값부터 구하여야 한다. As such, it is clear that the actual kinetic energy Kc of a collapsed section would be less than the theoretical kinetic energy Kf when the section fell freely when the building actually collapsed. However, since the dependence of any decay section Vc is unknown when the building actually collapses, in order to obtain the kinetic energy Kc = (1/2) mVc ² of the decay section, the dependence of the decay section must first be obtained from the value of Vc.

그런데 건물이 붕괴할 때의 각 붕괴구획의 종속도 Vc는 사실상 그 건물을 실제로 발파해 보기 전에는 알 수가 없으며, 또 같은 건물이라 하더라도 다양한 발파패턴이 있을 수 있으므로, 본 발명에서는 종속도를 구하기 위하여 수치해석적인 방법을 도입한다. However, the degree of dependency Vc of each collapsed section when the building collapses is virtually unknown until the building is actually blasted, and even in the same building, there may be various blasting patterns. Introduce an interpretive method.

즉, 공학적인 해법으로서 수치해석적인 접근법을 동원하여 실제 낙하되는 붕귀구획의 종속도를 추정한다. 따라서 본 발명에서는 구조물 해체의 설계단계에서 적용 가능한 다양한 붕괴패턴별로 대상구조물의 각 구획의 붕괴속도를 예측하는 데 수치해석적인 접근법을 사용하도록 한다. 또는 수치해석적인 방법을 사용하지 않는다면, 기존의 발파해체 사례들에서의 실 사례들을 통해 경험적인 방법으로 실제 붕괴구획의 낙하속도를 구할 수도 있다. In other words, we use numerical analysis as an engineering solution to estimate the degree of dependence of the falling drop section. Therefore, in the present invention, a numerical approach is used to predict the decay rate of each section of the target structure by various decay patterns applicable in the design stage of the structure dismantling. Or if the numerical method is not used, the actual velocity of the decay compartment can be determined empirically from the actual cases in the existing cases of demolition.

수치해석적인 방법을 사용한 예에 대해서 간략하게 설명한다. 도 9는 3차원 유한요소 해석프로그램인 LS-DYNA로 만든 간단한 붕괴모델로서 수치해석적인 방법을 통해 자유낙하와 실제붕괴의 속도를 비교하는 예를 보여주고 있다. 이 모델은 철근 콘크리트 건물을 모사한 것으로서 단순화를 위하여 기둥과 상판으로만 구성하였으며, 벽체는 제거된 것으로 가정하였다. 모델의 크기는 2층 건물로서 크기는 4×5×4.5m 이며, 기둥의 규격은 0.4×0.5×2.35m이다. An example of using the numerical method is briefly described. Figure 9 is a simple collapse model made with LS-DYNA, a three-dimensional finite element analysis program, and shows an example of comparing the speed of free fall and actual collapse by numerical method. This model simulates reinforced concrete buildings and consists only of columns and tops for simplicity, and assumes that the walls are removed. The model is a two-story building with a size of 4 × 5 × 4.5m and a column size of 0.4 × 0.5 × 2.35m.

해석조건은 도 10과 같이 1층에 해당하는 4개 기둥을 모두 발파함으로써 2층 전체가 자유낙하 하는 조건과, 도 11과 같이 1층 좌측의 기둥 2개만 발파함으로써 2층 전체가 실제 해체 시와 같이 붕괴하는 조건의 두 가지로 구분하였다.The analysis conditions are the conditions in which the entire second floor falls freely by blasting all four pillars corresponding to the first floor as shown in FIG. 10, and the entire second floor is completely separated by blasting only two columns on the left side of the first floor as shown in FIG. It is divided into two kinds of conditions that collapse together.

해석결과 나타난 시간에 따른 보 요소 A($361), B(#362), C(#363), D(#364) 별 낙하속도를 도 12의 표에 정리하였고, 또 도 13 및 도 14에 그래프로 도시하였다. The drop rates for beam elements A ($ 361), B (# 362), C (# 363), and D (# 364) according to the analysis results are summarized in the table of FIG. 12, and the graphs of FIGS. 13 and 14 As shown.

도 13은 4개 기둥을 모두 발파하는 자유낙하의 경우이며, 도 14는 2개의 기둥만 발파하는 실제붕괴의 경우이다. 이 결과에서 보듯이 해석모델의 동일요소에 대한 속도측정 결과를 통해 Type 2의 경우가 자유낙하인 Type 1에 비해 상대적으로 작은 속도를 보이고 있으며, 그 크기는 약 76% 수준으로 나타났다. 실제의 건물에 대한 해석 시에는 벽체의 영향이 추가되므로 본 모델에 비해 상대적인 붕괴속도가 더욱 감소할 것으로 예상된다.FIG. 13 is a case of free fall blasting all four pillars, and FIG. 14 is a case of actual collapse of only two pillars. As shown in these results, the speed measurement results for the same elements of the analytical model showed that Type 2 showed a relatively small speed compared to Type 1, which is a free fall, and its size was about 76%. In the analysis of the actual building, the effect of the wall is added, so the relative decay speed is expected to be further reduced compared to the present model.

이제 수치해석적인 방법을 통해 각 붕괴구획의 실제 낙하속도 Vc가 구해졌으면 붕괴구획별 운동에너지 Kc= (1/2)mVc²도 쉽게 구할 수 있다. 그러면 자유낙하와 실제붕괴 시의 붕괴구획의 운동에너지 사이에는 다음의 관계가 성립한다.Now, if the actual falling velocity Vc of each collapsed section is obtained by numerical method, the kinetic energy Kc = (1/2) mVc ² can be easily obtained. Then, the following relationship is established between the free fall and the kinetic energy of the collapse section during actual collapse.

Kc/Kf = (1/2mVc²)/(1/2mVf²) = Vc²/Vf² Kc / Kf = (1 / 2mVc ² ) / (1 / 2mVf ² ) = Vc ² / Vf ²

그리고 Kc ≤ Kf 이므로 위 식으로부터 Vc ≤ Vf가 된다. 자유낙하와 실제붕괴시의 붕괴구획의 종속도의 비(ratio) r= Vc/Vf(0≤r≤1)로 정의하고, r²= R(붕괴저항계수, 0≤R≤1)로 규정하면, 실제붕괴 시의 붕괴구획의 운동에너지 Kc는 다음 식으로 계산할 수 있다. Since Kc ≤ Kf, Vc ≤ Vf from the above equation. The ratio r of the dependence of the collapsed compartment during free fall and actual collapse = Vc / Vf Defined as (0≤r≤1), and r ² = R when defined as (collapse resistance coefficient, 0≤R≤1), the kinetic energy of the collapse Kc compartment at the time of actual breakdown can be calculated by the following equation.

Kc = r²Kf = RKfKc = r ² Kf = RKf

결국, 각 붕괴구획의 자유낙하시의 이론적 운동에너지 Kf를 구하고, 수치해석적인 방법으로 낙하속도의 비 r을 구하면, 각 붕괴구획별 실제 운동에너지 Kc를 구할 수 있게 된다. 예를 들어, 붕괴속도비 r=1/2인 경우에는 붕괴구획의 실제 운동에너지 Kc=(1/4)Kf가 된다. As a result, if the theoretical kinetic energy Kf of the free fall of each collapsed section is obtained and the ratio r of the drop velocity is obtained by numerical method, the actual kinetic energy Kc of each collapsed section can be obtained. For example, when the decay rate ratio r = 1/2, the actual kinetic energy Kc = (1/4) Kf of the decay compartment.

이와 같이 본 발명에서는 붕괴패턴에 따라 결정되는 각 붕괴구획들의 중량과 붕괴속도를 수치해석적인 방법을 통하여 결정하고, 이들 가운데 지반에 대한 충격원으로서 최대의 운동에너지를 보이는 붕괴구획의 실제 운동에너지(Kc)를 기준으로 대상건물의 발파해체에서 발생할 수 있는 충격진동의 최대수준을 제1예측식 또는 제2예측식을 이용해 예측한다(M30). As described above, in the present invention, the weight and the decay rate of each decay section determined according to the decay pattern are determined by numerical method, and the actual kinetic energy of the decay section showing the maximum kinetic energy as a source of impact on the ground among them. Based on Kc), the maximum level of shock vibration that can occur in the blast dismantling of the target building is predicted using the first or second prediction equation (M30).

한편, 단축붕괴나 수직점진붕괴에서 예측식을 사용할 때의 이격거리 D의 측정은 최대 운동에너지를 보이는 단위구획의 평면도 상에서의 중심점을 기준으로 한다.On the other hand, the measurement of the separation distance D when using the prediction equation in uniaxial collapse or vertical progressive collapse is based on the center point on the plan view of the unit compartment showing the maximum kinetic energy.

예를 들어, 충격시험과 회귀분석을 통해 결정된 충격진동 예측식이 제2예측식으로 결정되고, 이로부터 입지상수 C=C₀, n=n₀로 구해진 상태에서 발파패턴을 수치해석적으로 분석한 결과 실제붕괴시의 붕괴구획의 최대 운동에너지가 Kc=K₀로 나타났다면 본 발파시에 이격거리 D별로 발생 가능한 충격진동의 최대세기 PPV는 다음 식으로 예측할 수 있다.For example, the shock vibration prediction equation determined by the impact test and the regression analysis is determined as the second prediction equation, and the blast pattern is numerically analyzed with the location constants C = C ₀ and n = n ₀ . As a result, if the maximum kinetic energy of the collapsed section at the time of actual collapse is Kc = K ₀ , the maximum intensity PPV of the shock vibration that can be generated by the separation distance D at the blasting can be estimated by the following equation.

한편, 본 발명에 따른 충격진동 예측식을 실제 구조물에 적용할 때에는 구조물의 형태와 발파설계에 따른 지발시간을 고려하여 붕괴구획을 올바로 선택하여야 한다. 예를 들어, 도 7과 같이 설계된 고층건물이 있다고 가정할 때 기둥 a가 지발시간 0 ms에 발파되면 이때의 상부의 붕괴구획은 ADEH 전체가 되며, 이 구획의 총중량 Wtot = W₁ + W₂ 이상이 된다. 자유낙하를 가정하면, 높이가 h이므로 붕괴구획 ADEH가 기둥 a의 발파 이후 지반 I에 도달하는데 걸리는 시간 t_f는 다음과 같이 계산된다.On the other hand, when the impact vibration prediction formula according to the present invention is applied to the actual structure, it is necessary to correctly select the collapse section in consideration of the delay time according to the shape of the structure and the blast design. For example, assuming that there is a high-rise building designed as shown in Figure 7, when the column a is blasted at 0 ms of delay time, the collapsed section of the upper part becomes the entire ADEH, and the total weight of this compartment Wtot = W ₁ + W ₂ It becomes abnormal. Assuming free fall, since the height is h, the time t _f for the collapse compartment ADEH to reach the ground I after blasting of column a is calculated as follows.

t_f = (2gh)^1/2 = (2(3m)/(9.8m/s²))^1/2 = 0.782s = 782mst _f = (2gh) ^1/2 = (2 (3m) / (9.8m / s ² )) ^1/2 = 0.782s = 782ms

그런데 도 7에 의하면 기둥 a가 0ms에 발파된 후 지연시간 300 ms가 지났을 때 기둥 b가 발파되도록 설계되어 있다. 즉, 큰 구획 ADEH가 지면 I와 충돌하는데 필요한 시간 t_f= 782ms가 지나가기 전인 지연시간 300ms에 기둥 b가 제거되므로 이 경우에 지면과 1차 충돌하는 단위구획은 작은 구획인 ABGH가 된다. However, according to FIG. 7, the pillar b is designed to be blasted when the delay time is 300 ms after the pillar a is blasted at 0 ms. That is, since the column b is removed at a delay time of 300 ms before the time t _f = 782 ms required for the large compartment ADEH to collide with the ground I is passed, the unit compartment which first collides with the ground becomes the small compartment ABGH.

따라서 지면과 충돌하는 단위구획의 중량도 Wc=W₁(< Wtot)이 됨에 유의하여야 한다. 이것은 일반적으로 서로 다른 폭원에 의해 발생된 지반진동이 분리되어 서로 보강간섭을 일으키지 않는다고 보는 소위 지발시간(delay interval)의 단위가 8ms이기 때문이다. 더욱이 실제붕괴시에는 자유낙하에 비해 붕괴시간이 더 증가하므로 선붕괴분(하부 붕괴부분)과 후붕괴분(상부 붕괴분)의 붕괴구획이 확실하게 구분되어 단위구획별 지반과의 충격력은 더욱 감소하게 된다.Therefore, it should be noted that the weight of the unit compartment colliding with the ground is also Wc = W ₁ (<Wtot). This is because the unit of so-called delay interval is generally 8ms, in which ground vibrations generated by different width sources are separated and do not cause constructive interference with each other. Furthermore, since the collapse time increases more than the free fall during actual collapse, the collapse zones of the pre-collapse (bottom collapsed) and the post-collapse (upper collapse) sections are clearly distinguished, and the impact force with the ground by unit compartment is further reduced. Done.

실제의 보다 복잡한 발파패턴에서는 수직 및 수평 방향에서의 지발시차에 따라 붕괴되는 단위구획들의 중량과 낙고가 붕괴되는 시간 중에도 실시간으로 변화될 수 있으므로 붕괴패턴을 분석하는 수치해석 과정에서는 이런 점에 유의하여야 한다. 특히, 단축붕괴나 점진붕괴에서는 도 7의 붕괴구획 ABGH와 같은 건물 최하부의 붕괴구획이 지반과 충돌할 때에 가장 큰 지반진동이 발생할 가능성이 높으며, 구획 CDEF와 같은 건물 상부의 구획은 이미 붕락되어 있는 하부구획의 부재더미 위로 낙하하므로 밑에 깔린 부재더미가 완충재의 역할을 하여 상부구획의 중량이 하부구획보다 훨씬 크다고 하더라도 실제로 발생되는 진동의 크기는 더 작아질 수 있다. In actual more complex blasting patterns, it is necessary to be aware of this in the numerical analysis of the decay pattern because the weight of the unit compartments and the fall of the decomposing unit can be changed in real time during the decay time due to the delay of the vertical and horizontal directions. do. In particular, in uniaxial collapse or gradual collapse, the greatest ground vibration is likely to occur when the bottom collapsed building, such as the collapsed section ABGH in FIG. 7, collides with the ground, and the top section of the building, such as the section CDEF, is already collapsed. Since it falls above the member pile of the lower compartment, the underlying member pile acts as a cushioning material so that even if the weight of the upper compartment is much larger than the lower compartment, the magnitude of vibration actually generated can be smaller.

따라서 실제로 충격진동을 예측할 때에는 붕괴구획별 최대 운동에너지뿐만 아니라 완충재의 영향까지도 충분히 고려해야 한다.Therefore, when predicting the impact vibration, consideration should be given to not only the maximum kinetic energy of each collapse zone but also the impact of the cushioning material.

이상에서 기술한 단축붕괴나 점진붕괴 외에 굴뚝이나 사일로, 탑과 같은 폭이 좁고 높이가 높은 구조물은 주변에 공간이 있을 때는 전도붕괴로 해체하는 경우가 많다. 전도붕괴란 구조물 주변의 공간이 충분한 경우 구조물의 하부를 발파하여 구조물을 옆으로 넘어뜨려 해체하는 공법을 말한다. 전도붕괴의 경우에도 붕괴 시의 단위구획별 운동에너지(Kc)를 결정하는 방법은 앞의 식 Kc = r²Kf 가 마찬가지로 적용된다. In addition to the uniaxial collapse or the gradual collapse described above, narrow and high structures such as chimneys, silos, and towers are often dismantled by conduction collapse when there is space around them. Conduction collapse refers to the method of dismantling the structure by blasting the lower part of the structure when the space around the structure is sufficient. In the case of conduction collapse, the equation Kc = r ² Kf is applied to determine the kinetic energy (Kc) per unit compartment during collapse.

하지만 전도붕괴의 경우에는 구조물의 형태나 붕괴양상이 단축붕괴나 점진붕괴 시의 구조물과는 크게 다르기 때문에 붕괴구획의 설정방법이 달라지며, 이에 따라 자유낙하 시의 단위구획의 운동에너지(Kc)를 계산하는 방법도 달라진다. However, in case of conduction collapse, the shape and shape of collapse of the structure are very different from those of uniaxial collapse or gradual collapse. Therefore, the method of setting the collapse compartment is different. Therefore, the kinetic energy (Kc) of the unit compartment during free fall is changed. The method of calculation is also different.

도 8은 굴뚝이나 사일로와 같이 전도붕괴로 설계된 구조물의 모식도이다. 중량 W의 구조물 AC는 A부분이 발파됨에 따라 구조물 AE로 전도된다. 이 때 높이 h에 위치한 구조물 AC의 무게중심 B는 점 D의 위치로 전도될 것이다. 8 is a schematic diagram of a structure designed for conduction collapse, such as a chimney or a silo. Structure W of weight W is conducted to structure AE as part A is blasted. At this time, the center of gravity B of the structure AC at height h will be conducted to the point D.

이 경우에 구조물 AC의 자유낙하시의 운동에너지 Kc를 결정하기 위해서는 다음과 같은 간단한 고찰이 필요하다. 즉, 구조물 AC를 길이방향에서 많은 미소요소들로 나누고, 이들 미소요소의 개수가 충분히 많다고 가정하면 각 미소요소들의 중량은 각각의 무게중심에 집중되어 있다고 볼 수 있으므로 각 요소들이 지니는 위치에너지의 총합은 구조물 AC의 총중량이 무게중심 B에 집중되어 있을 때의 위치에너지와 같아진다. In this case, the following brief consideration is needed to determine the kinetic energy Kc of free fall of the structure AC. In other words, assuming that the structure AC is divided into many microelements in the longitudinal direction and that the number of these microelements is large enough, the weight of each microelement can be considered to be concentrated in the center of gravity, so the sum of potential energy of each element is included. Is equal to the potential energy when the total weight of the structure AC is concentrated in the center of gravity B.

따라서 도 8과 같은 전도붕괴의 경우에는 구조물 AC의 자유낙하시의 운동에너지 Kc는 구조물 AC의 전체중량 W가 무게중심 B에 집중되어 있는 상태에서 높이 h만큼 자유낙하하는 경우의 위치에너지 Uf와 같으므로 다음 식으로 구한다.Therefore, in the case of conduction collapse as shown in FIG. 8, the kinetic energy Kc of the free fall of the structure AC is equal to the potential energy Uf when the free weight falls by the height h while the total weight W of the structure AC is concentrated in the center of gravity B. Therefore, obtain the following equation.

Kf = Uf = WhKf = Uf = Wh

위의 식에서 높이 h는 전도공법으로 붕괴되는 구조물 AC의 무게중심 B의 지면으로부터의 높이이다. 또, 자유낙하이므로 구조물 AC의 무게중심 B의 수직방향의 종속 Vf=(2gh)^1/2로 계산된다. 실제붕괴 시의 붕괴속도는 구조물 AC의 무게중심 B가 지면상의 점 D에 도달할 때의 수직방향 성분의 속도로 정의되며, 그 크기는 상기한 바와 같이 수치해석적 방법 또는 경험적 방법으로 구한다. In the above equation, the height h is the height from the ground of the center of gravity B of the structure AC collapsed by the conduction method. In addition, because of free fall, it is calculated as the dependent Vf = (2gh) ^1/2 in the vertical direction of the center of gravity B of the structure AC. The collapse rate at actual collapse is defined as the velocity of the vertical component when the center of gravity B of the structure AC reaches point D on the ground, and its magnitude is obtained by numerical or empirical methods as described above.

그러면 자유낙하시의 종속 Vf와 실제붕괴 시의 종속 Vc를 알 수 있으므로 붕괴속도비 r= Vc/Vf를 계산하고, 이로부터 관계식 Kc = r²Kf 를 이용하여 구조물 AC의 붕괴시의 운동에너지 Kc를 구한다. 전도붕괴의 경우 예측식을 사용할 때의 이격거리의 측정은 발파지점이 아니라 무게중심 B가 지면을 충격하는 지점 D를 기준으로 한다.Then, since the dependent Vf at free fall and the dependent Vc at actual collapse are known, the decay rate ratio r = Vc / Vf is calculated and from this, the kinetic energy Kc at the collapse of the structure AC using the relationship Kc = r ² Kf. Obtain In the case of conduction collapse, the measurement of the separation distance using the predictive equation is based on the point D where the center of gravity B impacts the ground, not the point of blast.

한편, 대부분의 발파해체 대상 구조물들은 그 규모가 크기 때문에 이런 정도의 대형 구조물들이 붕괴되면서 지반을 그대로 충돌하면 큰 충격진동이 발생할 것이다. 실제로 15층 규모의 아파트의 경우, 설계패턴에 따라 다르기는 하지만, 붕괴되는 단위구획의 중량이 층당 수십 톤 이상이 될 수 있다. 또한, 시멘트 제조를 위한 사일로의 경우에는 상부구조물의 중량만도 수천 톤에 달하는 경우가 많다. 그런데도 이런 대규모의 구조물들이 실제로 붕괴될 때의 충격진동은 구조물의 중량에 비해 매우 낮은 수준으로 발생하는 경우가 대부분이다.On the other hand, since most of the structures to be dismantled are large in size, large impact vibrations will occur if such large structures collapse and collide with the ground. Indeed, for a 15-story apartment, depending on the design pattern, the weight of the collapsed unit compartment could be more than a few tens of tonnes per floor. In addition, in the case of silos for the manufacture of cement, the weight of the superstructure is often thousands of tons. Nevertheless, the impact vibrations when these large structures actually collapse often occur at very low levels relative to the weight of the structure.

이렇게 발파해체시의 충격진동이 통상 낮게 측정되는 이유는 단축붕괴나 점진붕괴와 같은 수직붕괴의 경우에는 순차적인 붕괴기법에 따라 붕괴구획이 적절히 나누어지는 영향도 있지만 발파층에서 반파된 기둥과 상판이 만드는 공간, 지하실이 형성하는 공간, 또 먼저 붕괴되어 밑에 쌓여 있는 부재더미들이 만드는 공간 등이 상부에서 오는 충격을 흡수하는 완충재의 역할을 하기 때문이다. The reason why the impact vibration during blast disassembly is usually measured is that in case of vertical collapse such as uniaxial collapse or gradual collapse, the decay section is properly divided according to the sequential decay technique. This is because the space to be made, the space that the basement forms, and the space that is made by the piles of members piled up below, serve as shock absorbers.

즉, 다양한 완충재들이 만드는 공간이 충격을 받은 상부 부재의 변형을 수용하여 하부 부재로 전달되는 변형을 줄여주기 때문이다. 또, 전도붕괴의 경우에는 통상적으로 구조물이 붕괴되는 위치에 미리 흙둑을 쌓아 두기 때문에 충격력을 크게 완화시킬 수 있다. 만일 이와 같은 흙둑이나 지하실, 부재더미 등의 완충재가 없다면 구조물이 일시에 붕괴할 때의 충격진동은 통상적인 경우보다 훨씬 높은 수준으로 측정될 것이다. That is, the space made by the various cushioning materials accommodates the deformation of the shocked upper member and reduces the deformation transmitted to the lower member. In addition, in the case of conduction collapse, the impact force can be greatly relieved because the soil banks are normally stacked in advance at the position where the structure collapses. If there is no cushioning material such as dirtbanks, basements or piles of members, the impact vibrations at the time of collapse of the structure will be measured to a much higher level than usual.

즉, 흙둑, 지하실 등의 완충재가 있는 경우는 이런 것들이 없는 경우에 비해 붕괴시의 충격량은 J = FΔt로 서로 같다고 하더라도 완충재가 존재함으로 인해 충돌시간 Δt가 상대적으로 길어지므로 지반이 받는 충격력 F가 그만큼 줄기 때문에 충격진동세기가 작아지는 것이다.In other words, when there are cushioning materials such as soil banks and basements, the impact amount at the time of collapse is the same as J = FΔt. Because of the stem, the impact vibration strength is reduced.

결론적으로, 구조물 발파해체시의 충격진동은 붕괴되는 구조물의 단위구획이 지니는 최대 운동에너지 Kc=r²Kf 를 계산하여 예측할 수 있다. 하지만 여기서의 운동에너지 Kc에는 흙둑이나 지하실, 부재더미와 같은 완충재에 의한 충격진동 저감효과는 아직 고려되지 않은 상태이다. In conclusion, the impact vibration during blast dismantling can be estimated by calculating the maximum kinetic energy Kc = r ² Kf of the unit compartment of the collapsed structure. However, the kinetic energy Kc here has not yet been considered to reduce the impact vibration caused by cushioning materials such as soil banks, basements and piles of members.

완충재는 구조물이 지반과 충돌할 때의 충격력을 크게 감소시키므로 완충재가 있는 경우에는 실제붕괴시의 운동에너지 Kc를 산출할 때 구조물 자체가 발휘하는 붕괴저항계수 R뿐만 아니라 완충재에 의한 진동감쇠 효과를 표현하는 감쇠계수 d까지 함께 고려하여야 한다. 즉, 본 발명에서는 어떤 구조물이 발파해체에 의해 실제로 붕괴될 때의 최대 운동에너지 Kc는 다음 식으로 결정한다.Since the shock absorber greatly reduces the impact force when the structure collides with the ground, in the case of the shock absorber, the vibration damping effect due to the shock absorber as well as the collapse resistance coefficient R exhibited by the structure itself when calculating the kinetic energy Kc at the time of actual collapse is expressed. The damping coefficient d should be considered together. That is, in the present invention, the maximum kinetic energy Kc when a structure is actually collapsed by blast dismantling is determined by the following equation.

Kc = dRKf = dr²KfKc = dRKf = dr ² Kf

위 식에서 완충재에 의한 충격진동 감쇠계수 d의 값의 범위는 0 ≤ d ≤ 1로 정의되며, 완충재가 이상적인 재료로서 충격진동을 완벽하게 차단한다면 d=0이 된다. 아울러 충격시험을 실시할 때와 같이 충격부위가 구조물 지반이나 바닥 아스팔트, 바닥 콘크리트 등과 동일한 성질을 가진다면 d=1이 된다. 즉, 흙둑이나 지하실, 부재더미 등의 완충재가 없는 상태에서 붕괴되는 구조물의 단위구획이 바닥을 직접적으로 충격하는 경우에는 d=1이 된다. In the above equation, the range of the value of the shock vibration damping coefficient d by the buffer material is defined as 0 ≤ d ≤ 1, and d = 0 if the shock material completely blocks shock vibration as an ideal material. In addition, if the impact area has the same properties as the structure ground, floor asphalt, or floor concrete, as in the impact test, d = 1. That is, d = 1 when the unit compartment of the collapsed structure directly impacts the floor in the absence of a cushioning material such as an earthquake, a basement, or a pile of members.

한편, 이와 같은 완충재의 실제적인 충격력 감소효과는 완충재 자체의 크기와 형상, 재질, 수효뿐만 아니라 붕괴되는 구조물의 형상과 재질, 붕괴방법 등에 의해서도 영향을 받을 것이다. 따라서 본 발명에서는 완충재에 의한 충격진동 감쇠계수 d의 값은 실험적인 방법 또는 경험적인 방법으로 결정하도록 한다. On the other hand, the actual impact force reduction effect of the shock absorber will be affected by the size, shape, material, number of the shock absorber itself, as well as the shape, material, collapse method of the collapsed structure. Therefore, in the present invention, the value of the shock vibration damping coefficient d by the buffer material is determined by an experimental method or an empirical method.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 소규모의 충격시험을 통하여 대상지역에서 적용할 수 있는 예측식을 도출하고, 또 수치해석을 통하여 구조물의 붕괴구획별 붕괴속도를 계산함으로써 본 발파 시 해체대상 구조물의 다양한 붕괴패턴에 따라 서로 다르게 나타날 수 있는 충격진동의 발생수준을 설계단계에서 체계적으로 예측할 수 있는 새로운 방법을 제공한다. As described above, in the present invention, a small-scale impact test is used to derive a predictive formula applicable to the target area, and numerically calculate the decay rate for each decay section of the structure by numerical analysis. It provides a new method to systematically predict the level of impact vibration that can appear differently according to various collapse patterns at the design stage.

이상에서 충격진동세기 PPV는 충격진동의 세기를 나타내는 항목으로서, 보다 정확하게는 최대입자속도(peak particle velocity)를 의미한다. In the above, the impact vibration intensity PPV is an item representing the impact vibration intensity, and more precisely, the peak particle velocity.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Could be. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

Claims

The impact vibration intensity is applied to the surrounding ground of the structure to be dismantled by using the hitting body, and the impact vibration intensity (PPV) is measured at a measuring point spaced apart from the impacting point, and the kinetic energy (Kc) and the measuring point of the hitting body are measured. A test step of measuring the impact vibration intensity (PPV) a plurality of times while changing the separation distance (D) to;
In order to predict the shock vibration transmitted to the ground during the blast dismantling of the structure, the unknown constant in the impact vibration strength (PPV) equation including the kinetic energy (Kc) as a variable and an unknown constant is tested. A predictive equation determining step of determining the separation distance and the kinetic energy and the impact vibration intensity according to the separation distance and the kinetic energy using a plurality of pairs of data pairs. And
Prediction of predicting the impact vibration intensity (PPV) according to the blast disassembly by determining the kinetic energy of the falling structure when the structure is dismantled and substituting the kinetic energy (Kc) variable included in the prediction equation It includes;
The kinetic energy (Kc) is due to the resistance generated between the pre-collapsed portion and the time-decomposed portion when disintegrating the structure in consideration of the resistance that is affected when the pre-collapsed structure falls Impact shock prediction method when blasting and dismantling a structure, characterized in that the following formula.
Kc = RKf
Here, Kf is the theoretical kinetic energy in the case of free fall on the premise that there is no other resistance after the collapse of the structure, R is the collapse resistance coefficient in consideration of the restraining force generated when the structure is actually collapsed, 0 ≤ R ≤ 1 Range.

The method of claim 1,
The impact vibration prediction formula including the unknown constant is a shock vibration prediction method when demolishing a structure, characterized in that the following first prediction equation

The first prediction equation, where D is the separation distance from the point where the impact caused by the blasting of the structure to the spaced apart point, Kc is the kinetic energy of the structure that is dropped during the blasting of the structure, PPV ( peak particle velocity, maximum particle velocity) is the impact vibration intensity at a point away from the point where the impact occurred due to the fall of the structure (D), and C and n are the location constants.

The method of claim 1,
The shock vibration prediction formula including the unknown constant is a shock prediction method when the blasting dismantled structure, characterized in that the second prediction equation.

... The second prediction equation, where D is the separation distance from the point where the impact caused by the blasting of the structure to the spaced apart point, Kc is the kinetic energy of the structure that is dropped during the blasting of the structure, PPV (peak particle velocity (maximum particle velocity) is the impact vibration intensity at a point away from the point where the impact occurs due to the fall of the structure (D), and C and n are the location constants associated with the environment around the structure. Is a constant.

The method of claim 1,
In the prediction equation determination step,
And predicting the unknown constant by performing a regression analysis of the prediction equation including the unknown constant as a regression model using the plurality of data pairs.

The method of claim 4, wherein
In the prediction equation determination step,
There are plural prediction equations for the regression model.
After regression analysis using the plurality of prediction equations as a regression model to determine the unknown constants,
The prediction method of impact vibration during blast disassembly of a structure, characterized in that the final prediction equation of the most suitable predictive equation (R ² , coeffient of determination) of the regression analysis is determined among the determined prediction equations.

The method of claim 5,
The plurality of prediction equations are the first prediction equation and the second prediction equation, characterized in that the shock vibration prediction method when dismantling the structure, characterized in that.

... First Prediction,

... second prediction,
Here, D is the separation distance from the point of impact from the blast dismantling of the structure to the spaced apart point, Kc is the kinetic energy of the structure that falls during the blast dismantling of the structure, PPV (peak particle velocity, maximum particle velocity) is The impact vibration intensity at a point separated by the separation distance D from the point where the impact occurred due to the fall of the structure, C and n is a location constant associated with the environment around the structure is the unknown constant.

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The method of claim 1,
The collapse resistance coefficient (R) is a shock vibration prediction method for blast dismantling a structure, characterized in that the following formula.
R = r ² = (Vc / Vf) ²
Here, Vc is the actual dependence when the structure falls, Vf is the theoretical dependence when free-falling on the premise that the structure has no other resistance.

The method of claim 8,
The actual dependence degree when the structure falls is determined by numerical analysis or empirical method, the impact vibration prediction method during blast disassembly.

The method of claim 8,
The kinetic energy (Kc) is a shock vibration prediction method when blasting and dismantling a structure, characterized in that the shock is alleviated by the buffer at the point where the structure falls.
Kc = RdKf
Here, d is a damping coefficient by the buffer material and is in a range of 0 ≦ d ≦ 1.

The method of claim 10,
In predicting the impact vibration intensity in the method of dismantling the structure by blasting at a plurality of points along the height direction of the structure,
A pre-destructive pre-disintegration component disposed at a lower portion and collapsing and falling down relatively, and acting as the cushioning material for a post-disintegration component disintegrating and falling down later, is characterized in that the shock vibration prediction method when dismantling the structure.

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