현대도시는 급증하는 교통량의 원활한 흐름을 위하여 유기적인 도로망 체계를 필요로 한다. 도시지역 내에서 대용량의 도로를 건설하기 위해서는 고가고속도로의 건설이 필수적이다. 이러한 고가고속도로의 건설에서 서로 다른 직선구간의 도로를 연결하기 위해서는 수평곡선의 선형이 반드시 필요하다. 도로의 직선구간에서 곡선구간으로 진입할 때에 완화구간이 없이 직접 원호구간으로 진입하게 되면 급격한 곡률 반경의 변화로 차량이 전복될 위험이 있을 뿐만 아니라 운전자의 승차감이 매우 나빠지게 된다. 이러한 점을 보완하기 위하여 수평 곡선교량에는 반드시 ...
현대도시는 급증하는 교통량의 원활한 흐름을 위하여 유기적인 도로망 체계를 필요로 한다. 도시지역 내에서 대용량의 도로를 건설하기 위해서는 고가고속도로의 건설이 필수적이다. 이러한 고가고속도로의 건설에서 서로 다른 직선구간의 도로를 연결하기 위해서는 수평곡선의 선형이 반드시 필요하다. 도로의 직선구간에서 곡선구간으로 진입할 때에 완화구간이 없이 직접 원호구간으로 진입하게 되면 급격한 곡률 반경의 변화로 차량이 전복될 위험이 있을 뿐만 아니라 운전자의 승차감이 매우 나빠지게 된다. 이러한 점을 보완하기 위하여 수평 곡선교량에는 반드시 완화곡선을 삽입하여 자동차의 안전주행은 물론이고 운전자의 원활한 승차감을 이루도록 건설하여야 한다. 이 논문은 완화곡선을 갖는 수평 곡선보의 자유진동에 관한 연구이다. 이 논문에서는 부재 미소요소에 작용하는 합응력과 관성력의 동적평형방정식을 이용하여 완화곡선을 갖는 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 무차원 상미분방정식을 유도하고, 단부조건에 따른 경계조건식을 유도하였다. 미분방정식을 수치해석하여 대상부재의 고유진동수 및 진동형을 산출하기 위한 컴퓨터 프로그램을 작성하였으며, 실험실 규모의 실험을 실시하여 본 연구에서 얻어진 이론 값과 실험 값을 비교하여 본 연구방법의 타당성을 검증하였다. 실제의 곡선보의 변수연구에서는 곡선보의 중심각, 세장비, 강성변수, 전단변수 및 단부조건 등이 무차원 고유진동수에 미치는 영향을 고찰하고 이들 사이의 관계를 표 및 그림에 나타내었다. 또한 전형적인 진동형을 그림으로 나타내어 최대 진폭의 크기 및 위치 등을 알 수 있게 하였다.
현대도시는 급증하는 교통량의 원활한 흐름을 위하여 유기적인 도로망 체계를 필요로 한다. 도시지역 내에서 대용량의 도로를 건설하기 위해서는 고가고속도로의 건설이 필수적이다. 이러한 고가고속도로의 건설에서 서로 다른 직선구간의 도로를 연결하기 위해서는 수평곡선의 선형이 반드시 필요하다. 도로의 직선구간에서 곡선구간으로 진입할 때에 완화구간이 없이 직접 원호구간으로 진입하게 되면 급격한 곡률 반경의 변화로 차량이 전복될 위험이 있을 뿐만 아니라 운전자의 승차감이 매우 나빠지게 된다. 이러한 점을 보완하기 위하여 수평 곡선교량에는 반드시 완화곡선을 삽입하여 자동차의 안전주행은 물론이고 운전자의 원활한 승차감을 이루도록 건설하여야 한다. 이 논문은 완화곡선을 갖는 수평 곡선보의 자유진동에 관한 연구이다. 이 논문에서는 부재 미소요소에 작용하는 합응력과 관성력의 동적평형방정식을 이용하여 완화곡선을 갖는 수평 곡선보의 자유진동을 지배하는 무차원 상미분방정식을 유도하고, 단부조건에 따른 경계조건식을 유도하였다. 미분방정식을 수치해석하여 대상부재의 고유진동수 및 진동형을 산출하기 위한 컴퓨터 프로그램을 작성하였으며, 실험실 규모의 실험을 실시하여 본 연구에서 얻어진 이론 값과 실험 값을 비교하여 본 연구방법의 타당성을 검증하였다. 실제의 곡선보의 변수연구에서는 곡선보의 중심각, 세장비, 강성변수, 전단변수 및 단부조건 등이 무차원 고유진동수에 미치는 영향을 고찰하고 이들 사이의 관계를 표 및 그림에 나타내었다. 또한 전형적인 진동형을 그림으로 나타내어 최대 진폭의 크기 및 위치 등을 알 수 있게 하였다.
In case of the construction of curved beam bridges, the transition corves have to be inserted in the beam to ensure the safe passing of the cars without tremble caused by the suddenly changing the radii between the straight and curved segments. From this viewpoint, the studies on the statics and dyn...
In case of the construction of curved beam bridges, the transition corves have to be inserted in the beam to ensure the safe passing of the cars without tremble caused by the suddenly changing the radii between the straight and curved segments. From this viewpoint, the studies on the statics and dynamics of the curved beam with transient corves are not only basic but also practice, which supply the design data for the civil engineering structures. This paper deals with the free vibrations of horizontally curved beam with transient corves. The governing differential equations, including the effects of rotatory inertia, shear deformation and torsional inertia, are derived as the non-dimensional forms for the out-of-plane free vibrations of linearly elastic curved beam of uniform stiffness and constant mass per unit arc length. The governing differential equations are applied into the beams with both the third parabolic and clothoid transient corves with hinged-hinged and clamped-clamped ends. Prior to solve the differential equations, the numerical differentiation is used to calculate the coefficients of the governing differential equations and then, the Runge-Kutta and Regula-Falsi methods are used, respectively, to perform the integration of the governing differential equations and compute the eigenvalues of the equations namely, natural frequencies. Comparisons are made between frequencies computed using the present analysis and those computed with the finite element program ADINA. The lowest four natural frequencies are presented in the Figures and Tables as four functions of non-dimensional system parameters opening angle, slenderness ratio, stiffness and shear parameters. Also the effect of transient geometries such as the third parabola and clothoid on natural frequencies are reported. Typical mode shapes of the deformations and cross-sectional load distributions are presented in Figures. Experimental studies are performed to validate the theoretical results for the laboratory scaled aluminum, third parabolic transition beams with the hinged-hinged and clamped-clamped ends. Experimental results of the first four natural frequencies are agreed closely with those predicted by theory developed herein. The mathematical model and numerical methods presented in this paper for computing the natural frequencies and mode shapes of curved beams with transient corves are efficient, reliable and robust in the practical range of non-dimensional system parameters. It is expected that the theories and numerical methods developed in this study can be utilized in the civil engineering field especially in curved beam designs.
In case of the construction of curved beam bridges, the transition corves have to be inserted in the beam to ensure the safe passing of the cars without tremble caused by the suddenly changing the radii between the straight and curved segments. From this viewpoint, the studies on the statics and dynamics of the curved beam with transient corves are not only basic but also practice, which supply the design data for the civil engineering structures. This paper deals with the free vibrations of horizontally curved beam with transient corves. The governing differential equations, including the effects of rotatory inertia, shear deformation and torsional inertia, are derived as the non-dimensional forms for the out-of-plane free vibrations of linearly elastic curved beam of uniform stiffness and constant mass per unit arc length. The governing differential equations are applied into the beams with both the third parabolic and clothoid transient corves with hinged-hinged and clamped-clamped ends. Prior to solve the differential equations, the numerical differentiation is used to calculate the coefficients of the governing differential equations and then, the Runge-Kutta and Regula-Falsi methods are used, respectively, to perform the integration of the governing differential equations and compute the eigenvalues of the equations namely, natural frequencies. Comparisons are made between frequencies computed using the present analysis and those computed with the finite element program ADINA. The lowest four natural frequencies are presented in the Figures and Tables as four functions of non-dimensional system parameters opening angle, slenderness ratio, stiffness and shear parameters. Also the effect of transient geometries such as the third parabola and clothoid on natural frequencies are reported. Typical mode shapes of the deformations and cross-sectional load distributions are presented in Figures. Experimental studies are performed to validate the theoretical results for the laboratory scaled aluminum, third parabolic transition beams with the hinged-hinged and clamped-clamped ends. Experimental results of the first four natural frequencies are agreed closely with those predicted by theory developed herein. The mathematical model and numerical methods presented in this paper for computing the natural frequencies and mode shapes of curved beams with transient corves are efficient, reliable and robust in the practical range of non-dimensional system parameters. It is expected that the theories and numerical methods developed in this study can be utilized in the civil engineering field especially in curved beam designs.
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