이동하중을 받는 사장교의 거동비교

Ikhyun Sung 한국재난정보학회 2017 한국재난정보학회 논문집 Vol.13 No.2

사장교는 특수목적으로 장 경간을 갖는 교량이다. 긴 경간으로 인하여 차량의 이동하중에 대한 동적응답이 매우 특별하다. 거동역시도 비선형을 갖고 있어 설계에 어려움이 많은 형식이다. 연구에서 다양한 차량하중을 고려하여 사장교의 응답을 구하고 장 경간 교량의 이동하중에 대한 거동을 파악한다. 특히, 한 방향과 양방향에 대한 하중이 속도를 가지고 이동할 때 교량의 부재에 대한 거동은 케이블의 유연성에 기인하는 것으로 나타났다. 차량하중의 영향은 케이블의 진동과 함께 수직변형을 증폭하는 경향을 나타내므로 케이블과 바닥판의 동적거동을 포함한 분석이 보다 효과적임을 알 수 있다. Cable-stayed bridges are bridges with long spans for special purposes. Due to the long span, the dynamic response of the vehicle to the moving load is very special. The behavior also has nonlinear, which makes it difficult to design. In this study, the responses of cable - stayed bridges are considered considering various vehicle loads and the behavior of long - span bridges under moving loads is investigated. Especially, when the loads for one direction and for both directions move with speed, the behavior of the bridges is found to be due to the flexibility of the cable. It can be seen that the analysis including the dynamic behavior of the cable and the top plate is more effective because the influence of the vehicle load tends to amplify the vertical deformation together with the vibration of the cable.

이동하중을 고려한 활하중 설계기준 연구 (60m 이하 교량)

진경석,한만엽,Jin, Kyung Seok,Han, Man Yop 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.4

현행 국내 1등교 활하중 설계기준은 DB-24하중과 DL-24하중을 적용하고 있다. 특히 45m 이상의 장경간 교량에서는 DB-24하중보다 DL-24 하중에 의한 전단력, 모멘트가 지배적인 것으로 나타나 대부분 DL-24하중을 적용하여 설계하고 있다. 그러나 실제 교량에서트럭하중은 한 점에 머무르며 작용하지 않고 교량 위를 종방향으로 이동하며 작용하므로, 이러한 이동 효과를 고려하여 이동트럭하중(ML-24)을 정의하여 DL-24하중과 비교한 결과, DL-24하중은 50m 경간을 기준으로 이동트럭 하중(ML-24)에 의한 전단력을 전 구간에서 만족시키지 못하였고, 모멘트의 경우도 일부구간에서 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 이에 본 논문에서는 경간 50m를 기준으로 현재 DL-24하중을 구성하는 하중 인자를 조정하여 새로운 활하중 모델인 RL-24하중을 제시하였으며, 이를 경간 45~60m 단순교에 적용시켜 검토한 결과, 실제 작용 하중과 유사한 ML-24하중에 의해 교량에 작용하는 모멘트와 전단력을 모두 만족하였으며, 특히 문제점으로 발견되었던 부재 중앙과 부재 단부에서의 전단력 비율이 일정하게 유지되는 결과를 얻었다. 또한 국내의 활하중 모델들과의 비교를 통하여 RL-24하중 조정안의 적절성과 그 적용성을 검토하였다. 본 연구에서는 최근 연구개발과 실용화가 활발한 60m 경간급의 1등급 교량에 대하여 실제 트럭의 이동 효과를 고려하여 모멘트와 전단력에 대하여 합리적인 설계가 이루어질 수 있도록 새로운 설계기준을 제시하였다. The current domestic design criteria of live load employs DL-24 load and DB-24 load. Particularly for long span bridges above 45meters, DL-24 load is forced to apply and design them, since the shearing force and the moment of DL-24 load appears more dominate than those of DB-24. But it appeared that this DL-24 load didn't meet the vehicles traveling load, which affected bridges in real use. Hence this paper defined ML-24 load similar to the load applied to real bridges and also defined a new live load model, RL-24 load, after adjusting the existing DL-24 load, which doesn't meet the moment and the shearing force of ML-24. As the result of applying and reviewing RL-24 load to simple bridges of span of 45~60m, the results satisfying both the moment and the shearing force applied to bridges in real use by traveling load were attained. Besides, the applicability of it was examined in comparison with live load models of home and abroad.

이동하중의 축 수에 따른 단순교의 충격계수 및 응답계수 영향

홍상현(Hong Sang hyun),박경훈(Park Kyung Hoon),노화성(Roh Hwa sung) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.5

본 연구에서는 지간 길이와 이동하중 축 수(1축과 3축)에 따른 단순교량의 충격계수를 수치적으로 분석하였다. 이 결과를 본 논문 저자에 의해 개발된 단순지지 교량의 1축 이동하중에 따른 충격계수 응답스펙트럼 결과와 비교하였다. 또한 휨강성 변화 전후의 변위 응답비를 나타내는 정적 및 동적 응답계수를 분석하기 위해 교량의 휨강성을 변화시켰다. 수치해석 결과, 충격계수는 지간이 약 50 m 이내일 경우 1축 하중 경우가 3축 하중 경우에 비해 보다 큰 충격계수를 나타냈으나 지간이 길수록 충격계수는 유사하였다. 이에 반해 정적 및 동적 응답계수는 본 논문에서 이론적으로 정의하고 있는 결과와 비교할 때 지간길이나 이동하중 축 수가 다를 지라도 1% 미만의 차이만 보였다. The present study numerically investigates the impact factor of simply supported bridges according to the variations of span length and number of moving load axles (single axle and tri-axle). The results are compared with the impact response spectrum developed by the previous research for simply supported bridges considering single moving load. Also, the flexural rigidity variation is considered in order to investigate the static and dynamic response factors which present the displacement ratio before and after flexural rigidity variation. From the numerical results, the impact factors obtained from the single moving load are higher than the case of the tri-axle moving loads when the span length is below 50m, while the impact factors become identical for longer span bridges. Compared to the results of static and dynamic response factors theoretically defined in this paper, the numerical results show less than only 1% difference, even though the span length and the number of moving load axles are varied.

개폐식 지붕구조의 움직임에 대한 공간구조물의 진동해석

김기철,강주원,김현수 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

지붕구조의 개폐가 가능한 체육시설 및 복합시설은 대공간구조물의 장점을 잘 나타내고 있으며 대공간구조물의 전천후 사용이 가능하도록 하였다. 개폐식 지붕구조는 구조형식, 마감재료, 개폐방식에 따라서 매우 다양하며 개폐방식에 따라서 중첩방식, 수평이동방식, 주름접기방식 등으로 구분할 수 있다. 특히 중첩방식이나 수평이동방식에 의한 지붕구조의 움직임은 주행하중, 충격하중, 관성력 및 제동력과 같은 동적하중이 구조물에 가해질 수 있으므로 이에 대한 대공간구조물의 진동해석이 필요할 것으로 사료된다. 지붕구조의 움직임에 의한 주행하중은 이동질량 또는 이동하중으로 적용할 수 있으나 비교적 움직임이 느린 개폐식 지붕구조에 의한 동적하중은 아동하중으로 적용하는 것이 타당하다. 따라서 본 논문에서는 지붕구조의 개폐로 야기되는 이동하중에 대한 새로운 적용방법을 제안하고 이를 이용하여 개폐식 지붕의 개폐속도에 따른 대공간구조물의 진동해석을 수행하였다. 본 논문에서 제안된 등가 이동하중은 지붕구조 개폐에 의한 대공간구조물의 진동해석에 있어서 매우 용이하게 활용할 수 있다. Retractable roof system is one of the special feature in stadium or complex structure. And this retractable roof system makes possible to use spacial structure all-weather. This retractable roof system is able to classified into overlapping, parallel movement and folding system. Moving load, impact load, inertial or braking loads, these dynamic loads induced by movements of retractable roof system. So it is necessary to analysis of spacial structures are subjected to these dynamic loads. Dynamic loads that are induced by the retractable roof movements can be applied to moving mass method or moving force method. But, moving force method is appropriate because the retractable roof movements is slow relatively. In this paper, new application method of moving forces induced by the retractable roof movements is proposed. And vibration analysis of spacial structures are executed by using the proposed method. This proposed equivalent moving force can be easily applied to spacial structure that is subjected to dynamic loads induced by movement of the retractable roof system.

PSC BOX 철도교의 지진 시 이동하중해석을 통한 열차 운행기준에 대한 분석

윤지홍(Ji-Hong Yun),최권영(Kwon-Young Choi),정원석(Won-Seok Chung) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.10

철도교량은 일정한 축 간격을 가진 열차가 주행함으로써 구조물과의 상호작용으로 공진의 가능성이 존재하게 된다. 이로 인해 이동하중해석에 대한 연구가 필연적이었으며, 다양한 연구가 진행되어 왔다. 하지만 최근 33년간 지진발생빈도가 증가되고 있는 반면에 지진 시 이동하중 해석에 대한 연구가 미비한 실정이다. 본 연구는 40m PSC BOX 철도교를 대상으로 철도설계기준에 제시된 내진 규정에 따라 El-centro 지진을 Scale down 시켜 대상교량에 적용하였다. 또한, 고속철도 운행기준에 제시된 기능수행, 붕괴방지 수준의 지진에서 KTX와 화물열차 주행 시 이동하중 해석을 통한 동특성 및 동적 안정성 검토를 수치해석적으로 검토하였다. Railway bridges are highly susceptible to resonance due to the equidistant axle load with constant speed of train. Thus, it is inevitable to research of trainload analysis and progressed up various studies. In recent 33 years, earthquake frequency has been increased but there is lack of research on analysis of train load during earthquake. This study performs moving load analysis of PSC box railway girder bridge during El-Centro earthquake. The magnitude of El-Centro earthquake is reduced according to collapse prevention level and functional performance level. Numerical results are compared against “Standards of train operation” and “Design code” in Korea.

개폐식 지붕구조의 움직임에 대한 공간구조물의 진동해석

김기철,강주원,김현수 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

Retractable roof system is one of the special feature in stadium or complex structure. And this retractable roof system makes possible to use spacial structure all-weather. This retractable roof system is able to classified into overlapping, parallel movement and folding system. Moving load, impact load, inertial or braking loads, these dynamic loads induced by movements of retractable roof system. So it is necessary to analysis of spacial structures are subjected to these dynamic loads. Dynamic loads that are induced by the retractable roof movements can be applied to moving mass method or moving force method. But, moving force method is appropriate because the retractable roof movements is slow relatively. In this paper, new application method of moving forces induced by the retractable roof movements is proposed. And vibration analysis of spacial structures are executed by using the proposed method. This proposed equivalent moving force can be easily applied to spacial structure that is subjected to dynamic loads induced by movement of the retractable roof system. 지붕구조의 개폐가 가능한 체육시설 및 복합시설은 대공간구조물의 장점을 잘 나타내고 있으며 대공간구조물의 전천후 사용이 가능하도록 하였다. 개폐식 지붕구조는 구조형식, 마감재료, 개폐방식에 따라서 매우 다양하며 개폐방식에 따라서 중첩방식, 수평이동방식, 주름접기방식 등으로 구분할 수 있다. 특히 중첩방식이나 수평이동방식에 의한 지붕구조의 움직임은 주행하중, 충격하중, 관성력 및 제동력과 같은 동적하중이 구조물에 가해질 수 있으므로 이에 대한 대공간구조물의 진동해석이 필요할 것으로 사료된다. 지붕구조의 움직임에 의한 주행하중은 이동질량 또는 이동하중으로 적용할 수 있으나 비교적 움직임이 느린 개폐식 지붕구조에 의한 동적하중은 이동하중으로 적용하는 것이 타당하다. 따라서 본 논문에서는 지붕구조의 개폐로 야기되는 이동하중에 대한 새로운 적용방법을 제안하고 이를 이용하여 개폐식 지붕의 개폐 속도에 따른 대공간구조물의 진동해석을 수행하였다. 본 논문에서 제안된 등가 이동하중은 지붕구조 개폐에 의한 대공간구조물의 진동해석에 있어서 매우 용이하게 활용할 수 있다.

프리캐스트 모듈 바닥의 동하중 재하시험

Sung, Ikhyun 한국재난정보학회 2017 한국재난정보학회 논문집 Vol.13 No.1

이 논문에서는 프리캐스트 바닥판 위를 이동하는 차량하중에 의한 바닥판 접합거동 특성을 분석하였다. 하중 재하를 위하여 프레임을 제작하였고 각 측정 장치를 활용하여 거동을 파악하였다. 바닥판의 정적응답을 검토하여 이론값과 비교하였고 그 특성은 매우 합리적임을 알 수 있었다. 또한, 동적영향 평가를 위하여 가속도, 속도 및 변위를 측정하여 시험에서 이동하중의 특성을 분석하였다. 이동하중에 의한 동적응답을 위하여 바닥판 진동수를 측정한 결과 하중 범위 변화에 따라 진동 특성도 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 결과적으로 연결부의 동적 응답은 연결방법에 따라 특성이 다르므로 설계에 주의를 기울여야 할 것으로 판단된다. In this study, the panel joint behavior by the vehicle load moving on precast panel is analyzed. The frame was made for loading and the behavior was determined by using each measuring device. The static response of the panel was examined and compared with the theoretical value, and it was found that the characteristics were very reasonable. In addition, acceleration, velocity, and displacement were measured for dynamic impact evaluation, and the characteristics of moving load were analyzed in the test. The vibration frequency of the panel was measured for the dynamic response by the moving load, and the vibration characteristic was considered to be sensitive to the range of the load. As a result, it is considered that the dynamic response of the connection part should be careful in design because the characteristics are different according to the connection method.

이동열차하중에 대한 강봉으로 보강된 프리캐스트 프리스트레스트 옹벽의 동적 안정성 평가

이일화,엄주환,이강명,금창준 한국구조물진단유지관리공학회 2011 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.15 No.5

프리캐스트 콘크리트제품은 빠른 시공, 노동력 절감, 높은 품질확보의 장점을 가지고 있어 옹벽구조물 분야에도 많이 적용하고 있다. 본 논문에서는 철도에 적용되는 프리캐스트 프리스트레스트로 제작된 옹벽의 동적안정성을 평가하기 위하여 이동열차하중 재하상태에서의 수치해석을 수행하였다. 해석에는 2차원 유한요소 해석이 적용되었다. 궤도에 작용하는 이동열차하중은 이동하중에 대한 충격력을 대표하는 조도성분의 위상각 자료와 열차자중을 대표하는 준정적 하중을 조합하여 사용하였다. 해석에는 노반과 옹벽구조물의 시간영역 변위, 응력, 가속도 결과값을 이용하여 옹벽의 동적안정성을 평가하였으며, 평가결과 충분한 적용성을 확인하였다. The precast production has many advantages by fast construction period, labor-saving and high quality. In recent years, the application of the precast product has been increased in the earth retaining wall field. This paper presents the results of the numerical analysis that was carried out to evaluate the dynamic stability of precast and prestressed earth retaining wall under moving train load. The two-dimensional FEM analysis was used to the numerical analyses. The train load to act on trackbed is combined by the real measured roughness phase angle and quasi-static load. The dynamic stability is analysed by the displacement, acceleration and stress under moving train load at each specified location. The results of the analysis show that the precast and prestressed retaining wall has very stable capability for the railway.

프리캐스트 모듈 바닥의 동하중 재하시험

Ikhyun Sung 한국재난정보학회 2017 한국재난정보학회 논문집 Vol.13 No.1

본 연구에서 프리캐스트 바닥판 위를 이동하는 차량하중에 의한 바닥판 접합거동을 파악하고자 하였다. 하중 재하를 위하여 프레임을 제작하였고 각 측정 장치를 활용하여 거동을 파악하였다. 바닥판의 정적응답을 검토하여 이론값과 비교하였고 그 특성은 매우 합리적임을 알 수 있었다. 또한, 동적영향 평가를 위하여 가속도, 속도 및 변위를 측정하여 시험에서 이동하중의 특성을 분석하였다. 이동하중에 의한 동적응답을 위하여 바닥판 진동수를 측정하였는데 하중의 범위에 대하여 진동의 특성은 민감하다고 판단되었다. 결과적으로 연결부의 동적 응답은 연결방법에 따라 특성이 다르므로 설계에 주의를 기울여야 할 것으로 판단되었다. In this study, we tried to understand the panel joint behavior by the vehicle load moving on precast panel. The frame was made for loading and the behavior was determined by using each measuring device. The static response of the panel was examined and compared with the theoretical value, and it was found that the characteristics were very reasonable. In addition, acceleration, velocity, and displacement were measured for dynamic impact evaluation, and the characteristics of moving load were analyzed in the test. The vibration frequency of the panel was measured for the dynamic response by the moving load, and the vibration characteristic was considered to be sensitive to the range of the load. As a result, it is considered that the dynamic response of the connection part should be careful in design because the characteristics are different according to the connection method.

이동하중을 받는 사장교의 거동비교

Sung, Ikhyun 한국재난정보학회 2017 한국재난정보학회 논문집 Vol.13 No.2

사장교는 특수목적으로 장 경간을 갖는 교량이다. 긴 경간으로 인하여 차량의 이동하중에 대한 동적응답이 매우 특별하다. 거동역시도 비선형을 갖고 있어 설계에 어려움이 많은 형식이다. 연구에서 다양한 차량하중을 고려하여 사장교의 응답을 구하고 장 경간 교량의 이동하중에 대한 거동을 파악한다. 특히, 한 방향과 양방향에 대한 하중이 속도를 가지고 이동할 때 교량의 부재에 대한 거동은 케이블의 유연성에 기인하는 것으로 나타났다. 차량하중의 영향은 케이블의 진동과 함께 수직변형을 증폭하는 경향을 나타내므로 케이블과 바닥판의 동적거동을 포함한 분석이 보다 효과적임을 알 수 있다. Cable-stayed bridges are bridges with long spans for special purposes. Due to the long span, the dynamic response of the vehicle to the moving load is very special. The behavior also has nonlinear, which makes it difficult to design. In this study, the responses of cable - stayed bridges are considered considering various vehicle loads and the behavior of long - span bridges under moving loads is investigated. Especially, when the loads for one direction and for both directions move with speed, the behavior of the bridges is found to be due to the flexibility of the cable. It can be seen that the analysis including the dynamic behavior of the cable and the top plate is more effective because the influence of the vehicle load tends to amplify the vertical deformation together with the vibration of the cable.