가변정보판이 설치된 지주 구조물은 차량 운전자들에게 안개, 사고 등에 의한 교통혼잡 및 유지 보수를 위한 차선 통제 등 발생 가능한 위험 사항을 경고해 줌으로서 안전사고예방에 큰 역할을 수행하고 있다. 이러한 지주구조물은 자연풍과 트럭이 하부를 통과하면서 생기는 바람으로 인하여 반복피로하중을 받게 된다. 본 연구에서는 가변정보판이 설치된 지주구조물에 대한 피로성능을 평가하기 위하여, 유한요소해석 프로그램인 GTSTRUDL(2003)을 이용한 구조해석 및 현장시험이 실시되었다. 구조해석 및 현장시험결과를 토대로 본 대상구조물의 안전성 및 피로수명을 검토하였다. 피로성능평가 분석결과 본 대상 구조물은 AASHTO(2001) 교통신호 지주구조물을 위한 설계기준이 제시하고 있는 무한피로 수명을 확보하고 있지 못함을 알 수 있었다. 또한, 본 연구결과를 토대로 AASHTO(2001) 설계기준이 안전 측으로 트러스형 지주구조물에 적용 가능함을 확인할 수 있었다. 본 대상 구조물보다 상대적으로 작은 경간장을 가지는 국내 교통신호 지주구조물을 위한 설계 및 유지보수기준 마련에 본 연구가 매우 유용하게 활용될 것이다.
가변정보판이 설치된 지주 구조물은 차량 운전자들에게 안개, 사고 등에 의한 교통혼잡 및 유지 보수를 위한 차선 통제 등 발생 가능한 위험 사항을 경고해 줌으로서 안전사고예방에 큰 역할을 수행하고 있다. 이러한 지주구조물은 자연풍과 트럭이 하부를 통과하면서 생기는 바람으로 인하여 반복피로하중을 받게 된다. 본 연구에서는 가변정보판이 설치된 지주구조물에 대한 피로성능을 평가하기 위하여, 유한요소해석 프로그램인 GTSTRUDL(2003)을 이용한 구조해석 및 현장시험이 실시되었다. 구조해석 및 현장시험결과를 토대로 본 대상구조물의 안전성 및 피로수명을 검토하였다. 피로성능평가 분석결과 본 대상 구조물은 AASHTO(2001) 교통신호 지주구조물을 위한 설계기준이 제시하고 있는 무한피로 수명을 확보하고 있지 못함을 알 수 있었다. 또한, 본 연구결과를 토대로 AASHTO(2001) 설계기준이 안전 측으로 트러스형 지주구조물에 적용 가능함을 확인할 수 있었다. 본 대상 구조물보다 상대적으로 작은 경간장을 가지는 국내 교통신호 지주구조물을 위한 설계 및 유지보수기준 마련에 본 연구가 매우 유용하게 활용될 것이다.
Message Signs (VMS) structures offer an increase in traffic safety through their ability to relay massages to motorists for warnings of hazards ahead, traffic congestion, accidents, and lane closings. The geometry of these signs sometimes results in the significant cyclic loading of the supports str...
Message Signs (VMS) structures offer an increase in traffic safety through their ability to relay massages to motorists for warnings of hazards ahead, traffic congestion, accidents, and lane closings. The geometry of these signs sometimes results in the significant cyclic loading of the supports structure due to wind gusts, which can result from passing trucks or from natural wind. This study presents the results of analytical and experimental investigations of VMS structures. The commercially available softwareGTSTRUDL (2003) was used to perform space-frame structural analyses of these welded tubular structures. Fatigue evaluations were performed using stress ranges from field measurements and from structural analyses. Based on the results of the structural analyses that were conducted, where fatigue design loadings that had been derived from AASHTO Specifications for Structural Supports for Highway Signs, Luminaries, and Traffic Signals (2001) were used, the structures that had been studied were found not to have infinite fatigue life. According to the limited measurements that were made in this study, the fatigue design loadings derived from AASHTO Specifications (2001) appear to be conservative, but they are not overly conservative. The results of this study should be used to make a reasonable design of VMS structures, and to maintain their standards.
Message Signs (VMS) structures offer an increase in traffic safety through their ability to relay massages to motorists for warnings of hazards ahead, traffic congestion, accidents, and lane closings. The geometry of these signs sometimes results in the significant cyclic loading of the supports structure due to wind gusts, which can result from passing trucks or from natural wind. This study presents the results of analytical and experimental investigations of VMS structures. The commercially available softwareGTSTRUDL (2003) was used to perform space-frame structural analyses of these welded tubular structures. Fatigue evaluations were performed using stress ranges from field measurements and from structural analyses. Based on the results of the structural analyses that were conducted, where fatigue design loadings that had been derived from AASHTO Specifications for Structural Supports for Highway Signs, Luminaries, and Traffic Signals (2001) were used, the structures that had been studied were found not to have infinite fatigue life. According to the limited measurements that were made in this study, the fatigue design loadings derived from AASHTO Specifications (2001) appear to be conservative, but they are not overly conservative. The results of this study should be used to make a reasonable design of VMS structures, and to maintain their standards.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
가변정보판(VMS)이 설치된 지주구조물의 피로수명 계산 및 AASHTO(2001) 교통신호 지주구조물 설계 기준의 적용성을 평가하고자 현재 미국 고속도로에 설치되어 있는 지주구조물에 대한 현장계측 및 구조 해석이 실시되었다. 구조해석 프로그램 GTSTRUDL(2003)을 이용한 해석결과를 토대로 가장 큰 응력이 발생하는 곳을 찾아 변형률 게이지를 설치하였으며, 트러스 형식의 지주구조물의 거동을 분석하고자 자연 바람과 트럭통과 풍하중 영향으로 발생되는 변형률을 측정하여 각각의 응력 범위를 산정하였다.
계측 결과로부터 유효 응력 값 산정결과를 나타내고 있다. 또한, 본 대상 구조물의 피로 잔존수명을 추정하여 무한피로수명과 비교, 검토하였으며, 최종적으로 본 논문의 결론을 기술하고 있다.
제시하였다(AASHTO, 2001). 본 기준서는 동역학적 거동을 유발하는 풍하중을 등가정적 풍하중으로 치환하여 시설물의 안전성을 검토하며, 볼트 또는 용접 등 연결 부상 세를 고려하여 피로설계를 수행 하도록 하고 있다. 일반적으로 교통신호 지주구조물은 정확한 작용하중 설계스펙트럼 및 구조물 설치부터 현재까지의 하중작용이력을 파악하기 어려워 기 설치된 지주구조물의 잔존 수명을 예측하기란 매우 어려운 실정이다.
각 부재에서 측정된 응력은 균열발생 가능여부를 판단하는 기초자료가 되며, 계측 결과로부터 계산된 반복하중회수와 유효응력은 구조물 잔존수명평가에 사용되었다. 본 논문은 장지간을 가지는 미국 고속도로상의 지주구조물의 현장시험결과를 토대로 AASHTO (2001) 설계 기준의 적정성 평가를 수행하였고, 본 논문에 수록된 현장시험 접근법 및 피로성능평가 방법은 국내 교통신호 지주구조물의 설계 및 유지관리기준 작성의 토대를 이룰 것이다.
본 연구는 현재 미국 고속도로 상에 설치된 트러스 박스 단면을 가지며 가변정보판이 설치된 지주구조물 (그림 1)의 심한 진동 원인을 분석하고자 시작되었다. 1994년 AA아ITO 기준을 토대로 적용된 본 대상 구조물은 육안조사결과 심导 진동의 원인은 박스의 긴 지간장과 트러스 연결부재의 피臣 균열 발생으로 추정 되었다.
정적 수직 재하시험은 GTSTRUDL를 이용한 구조 해석모델의 정확성을 평가하고자 수행되었다. 하중은 케이블과 가릭기 및 실험실에서 제작된 로드 셀을 이용하여 작용시켰다.
1994년 AA아ITO 기준을 토대로 적용된 본 대상 구조물은 육안조사결과 심导 진동의 원인은 박스의 긴 지간장과 트러스 연결부재의 피臣 균열 발생으로 추정 되었다. 피로균열 발생의 정량적 분석고- 현재 사용되고 있는 AASHTO(2001) 개정판의 적정성을 파악하고자 구조해석 및 현장시험이 실시되었다. 현장시험 전어 수행된 정적 .
현장피로시험은 자연풍과 트럭통과 풍하중에 의해 각 부재별 피로균열의 발생 가능성 여부를 판단하고자 수행되었으며, 부재별 피로수명을 검토하기 위해 부재별 발생응력범위를 측정하였다.
제안 방법
(2) GTSTRUDL(2003)< 사용한 구조해석의 정확성을 검토하고자 수직재하 정적실험이 실시되었다. 발생응력이 상대적으로 큰 주 부재 (FT, BT, BB)에서 계측된 결과는 계산된 결과와 매우 유사한 값을 나타내었다.
(3) 구조해석결과와 수직재하 정적실험 결과분석을 통하여, GTSTRUDL(2003)을 이용한 구조 해석 결과를 이용하여 본 구조물의 정적 . 동적해석의 신뢰성을 검증할 수 있었으며, 피로성능 검토를 위한 해석에도 충분한 정확도를 가질 수 있음을 확인할 수 있었다.
(4) 구조해석을 통하여 AASHTO(2001) 설계 기준의 등가 정적 풍하중을 트러스형식의 본 대상 지주구조물에적용시켜 피로설계기준 만족여부를 검토하였다. 검토 결과 본 지주구조물은 모든 부재가 무한피로수명을 가지고 있지 않으며 일부 부재가 AASHTO(2001) 기준에 제시된 CAFL 값보다 큰 결과를 얻을 수 있었다.
동적 해석을 실시하였다. AASHTO(2001)의 등가 정적 풍하중을 이용한 정적해석 결과를 토대로 큰 응력이 예측되는 부재를 선별하여 계측지점으로 결정하였고, 동적해석 결과를 토대로 구조물의 고유진동수와 동적 진동모드를 사전 예측하였다. 그림 2는 븐해석에 사용된 해석모델을 보여주고 있다.
계측 자료가 필요하다. CR9000 계측기를 이용하여 계측 기간 동안 발생되는 중요 발생응력 범위값을 레인 플로우 반복 회수 누적 알고리즘을 이용하여 자료 축적을 실시하였다. 기록된 자료는 트럭통과로 발생되는 풍하중과 자연풍에 의한 영향 모두를 포함하고 있으나, 트럭통과로 발생되는 풍하중 영향으로 각 부재에 발생되는 응력값은 6.
동적 구조해석은 사전 구조물 특성 파악 및 거이지 부착위치 결정에 사용되었으며, 게이지가 부착된 각 부재에서는 자연풍과 트럭 통과 풍하중의 영향으로 발생 되는 응력이 일정기간 동안 측정되었다. 각 부재에서 측정된 응력은 균열발생 가능여부를 판단하는 기초자료가 되며, 계측 결과로부터 계산된 반복하중회수와 유효응력은 구조물 잔존수명평가에 사용되었다. 본 논문은 장지간을 가지는 미국 고속도로상의 지주구조물의 현장시험결과를 토대로 AASHTO (2001) 설계 기준의 적정성 평가를 수행하였고, 본 논문에 수록된 현장시험 접근법 및 피로성능평가 방법은 국내 교통신호 지주구조물의 설계 및 유지관리기준 작성의 토대를 이룰 것이다.
구조해석 프로그램 GTSTRUDL(2003)을 이용한 해석결과를 토대로 가장 큰 응력이 발생하는 곳을 찾아 변형률 게이지를 설치하였으며, 트러스 형식의 지주구조물의 거동을 분석하고자 자연 바람과 트럭통과 풍하중 영향으로 발생되는 변형률을 측정하여 각각의 응력 범위를 산정하였다. 본 연구에서 수행 한정적 .
주 파이프 부재 4개 중 3개의 파이프(FT, BT, BB)에 각각 변형률 게이지 4개씩 (상, 하좌우) 총 12개의 게이지를 부착하였다. 대각선 부재와 스트럿 부재 총 5개 부재에 상하 또는 좌우로 두 개씩의 게이지를 부착하였으며, 지지부 T형 단면과 수직 지주구조물대각선 부재에 각각 2개의 변형률 게이지를 부착하였다.
동적 구조해석 및 계측결과 비교, 또한. 계측 결과로부터 유효 응력 값 산정결과를 나타내고 있다.
설치된 지주구조물에 대한 정적 . 동적 해석을 실시하였다. AASHTO(2001)의 등가 정적 풍하중을 이용한 정적해석 결과를 토대로 큰 응력이 예측되는 부재를 선별하여 계측지점으로 결정하였고, 동적해석 결과를 토대로 구조물의 고유진동수와 동적 진동모드를 사전 예측하였다.
0이 적용된다. 등가정적 풍하중을 고려한 구조해석 시 가변정보 판에 발생되는 축력과 모멘트를 인접 트러스 부재에 균등 분할하여 계산하였으며, 동적해석 시 가변정보판을 여러 개의 질량으로 트러스 부재에 배분시켜 동적해석을 실시하였다. 동적해석결과 그림 4와 같이 앞뒤로 움직이는 거동이 첫 번째 모드임을 확인할 수 있었으며 , 고유진동수는 1.
01%(1/10, 000) 이하인 경우 무한 피로 수명을 가짐을 제시하고 있다. 또한, 이 보고서는 0.01% 초과 하중발생 경우에만 무한피로수명 설계조건 (Infinite life variable amplitude fatigue design)을검토하도록 제안하고 있다. Fisher 등(1993)의 연구 결과를 토대로, 교통신호지주 구조물 설계에 등가정적 풍하중을 고려하여 피로한계상태(Fatigue Limit State)를 정의하고 있다(Kaczinski 등, 1998).
본 논문의 구성을 살펴보면, 가변정보판이 설치된 트러스 지주 구조물의 설계기준(AASHTO, 2001)에 대해 다음 장에 기술하였고, 범용 유한요소해석 프로그램인 GTSTRUDL (2003)을 이용한 구조해석, 현장계측을 위한 준비 및 정적 . 동적 구조해석 및 계측결과 비교, 또한.
전체반복하중 회수비이다. 본 연구에서는 계측을 통해 얻어진 결과와 AASHTO(2001)의 등가정적 풍하중을 작용 시켜 계산된 유효응력범위 값이 계측 위치별로 비교. 분석되어 AASHTO(2001) 설계 기준의 적용성 검토에 활용되었다.
도로표면과 지주구조물 하부까지의 높이는 6m이다. 본 지주구조물은 중앙을 중심으로 대칭을 이루고 있으며, 구조해석결과 가변정보 판이 설치된 곳에 보다 큰 응력이 발생되어, 정보판 설치 부위 주변과 중앙 주요부재를 중심으로 26개의 변형률 게이지를 10개의 부재에 부착하였다. 그림 6은 게이지의 위치 및 각 게이지별 명칭을 나타내고 있다.
유한요소해석 프로그램 (GTSTRUDL, 2003)을 이용하여 가변정보 판이 설치된 지주구조물에 대한 정적 . 동적 해석을 실시하였다.
피로수명은 무한대로 정의하고 있다. 이론적으로 본 연구 대상 구조물의 수명을 정확히 분석하기 위해서는 초기 구조물 설치에서부터 현재까지의 하중작용이력을 알아야 되나, 현실적으로 불가능하므로 본 연구에서는 공용기간이 얼마 되지 않은 지주구조물에 일정기간 동안 현장 계측을 실시하여, 그 결과분석을 토대로 본 지주 구조물의 피로수명을 결정하였다.
하중은 케이블과 가릭기 및 실험실에서 제작된 로드 셀을 이용하여 작용시켰다. 작용 하중은 단계별로 최대 13.4kN까지 가력하였으며, 총 5회에 걸쳐 수행되었다. 처짐은 처짐계를 이용하여 각 단계별 처짐을 기록하였으며, 최종적으로 최대 처짐을 얻을 수 있었다.
Campbell Scientific사에서 제작한 CR9000 자료 수집장치가 사용되었으며, 컴퓨터와 연결되어각 게이지의 측정값이 영구 저장되었다. 중앙 수직재하 정적실험과 트럭통과 풍하중에 의한 응력값을 측정할 때는 순간 시간 이력 데이터를 사용하였고, 피로수명을 추정하기 위한 일정 기간 동안의 데이터 기록시 15분 간격으로 레인플로우 반복 회수 누적 알고리즘 (Rain flow Cycle Counting Algorithm)을 수행하여 8 마이크로미터(〃m) 변형률 단위로 반복회수와 이력을 기록하였다.
날을 선정하여 실시하였다. 트럭통과 실험은 편도 3차선 도로에서 차선별 1회씩 총 3차에 걸쳐, 트럭이 70km/hr 의 속도로 통과시 계측을 하였다. 트럭 통과 후 육안으로도 지주 구조물의 진동을 관찰할 수 있었으나, 계측된 발생 최 대응력은 주부재의 경우 5.
해석결과의 정확성을 피로실험 전에 검토하고자 대상 구조물에 그림 3과 같은 수직정적하중을 작용하여 구조해석 결가와 현장실험 결과(응력, 수직 처짐)를 비교, 검토하였다.
있다. 현장 게이지 부착 작업의 어려움과 단면 변화로 인한 응력집중현상으로 지나치게 보수적이고, 불안전한 값의 계측 결과를 사전 예방하고, 또한, 정적 수직 재하시험과 해석 결과의 비교, AASHTO(2001) 기준을 따른 등가정적 풍하중을 작용하여 얻어진 구조해석결과와 현장계측결과의 비교의 일관성을 위하여 각 파이프 부재의 외경에 2배 떨어진 위치에 게이지를 부착하였다.
대상 데이터
진동 원인을 분석하고자 시작되었다. 1994년 AA아ITO 기준을 토대로 적용된 본 대상 구조물은 육안조사결과 심导 진동의 원인은 박스의 긴 지간장과 트러스 연결부재의 피臣 균열 발생으로 추정 되었다. 피로균열 발생의 정량적 분석고- 현재 사용되고 있는 AASHTO(2001) 개정판의 적정성을 파악하고자 구조해석 및 현장시험이 실시되었다.
풍력계는 자료수집 장치와 연결되어 실시간으로 풍하중 정보가 기록되며, 풍속은 3초 평균풍속을 기준으로 기록되었다. Campbell Scientific사에서 제작한 CR9000 자료 수집장치가 사용되었으며, 컴퓨터와 연결되어각 게이지의 측정값이 영구 저장되었다. 중앙 수직재하 정적실험과 트럭통과 풍하중에 의한 응력값을 측정할 때는 순간 시간 이력 데이터를 사용하였고, 피로수명을 추정하기 위한 일정 기간 동안의 데이터 기록시 15분 간격으로 레인플로우 반복 회수 누적 알고리즘 (Rain flow Cycle Counting Algorithm)을 수행하여 8 마이크로미터(〃m) 변형률 단위로 반복회수와 이력을 기록하였다.
대형 트럭 통과시의 지주 구조물의 발생 응력을 자연 바람이 없는 날을 선정하여 실시하였다. 트럭통과 실험은 편도 3차선 도로에서 차선별 1회씩 총 3차에 걸쳐, 트럭이 70km/hr 의 속도로 통과시 계측을 하였다.
그림 6은 게이지의 위치 및 각 게이지별 명칭을 나타내고 있다. 주 파이프 부재 4개 중 3개의 파이프(FT, BT, BB)에 각각 변형률 게이지 4개씩 (상, 하좌우) 총 12개의 게이지를 부착하였다. 대각선 부재와 스트럿 부재 총 5개 부재에 상하 또는 좌우로 두 개씩의 게이지를 부착하였으며, 지지부 T형 단면과 수직 지주구조물대각선 부재에 각각 2개의 변형률 게이지를 부착하였다.
그림 2는 븐해석에 사용된 해석모델을 보여주고 있다. 해석에 사용된 그 조 요소는 보(Beam) 요소이며, 양단 수직 지주구조물 하부는 콘크리트 Block에 앵커볼트로 연결되어있어 고정지점으로 경계조건을 적용하였다. 표 1은 본 지주 구조물에 사용된 원형 단면 파이프 부재의 제원을 나타내고 있다.
이론/모형
본 연구에서는 계측을 통해 얻어진 결과와 AASHTO(2001)의 등가정적 풍하중을 작용 시켜 계산된 유효응력범위 값이 계측 위치별로 비교. 분석되어 AASHTO(2001) 설계 기준의 적용성 검토에 활용되었다.
성능/효과
(1) 본 계측대상 구조물의 진동은 육안으로 관측 가능하였으며, 계측결과로부터 모든 부재가 무한 피로 수명을 가지지 않음을 알 수 있었다. 부재 S1 은 28년의 유한 피로 수명을 나타내었고, 다른 몇 개의 부재는 피로 균열이 발생 가능하였다.
(5) 본 논문의 계측결과와 해석결과를 토대로 AASHTO (2001)의 적용성에 대해 정확도를 정의하기는 쉽지 않으나, 현 단계에서 AASHTO(2001)의 적용은 합리적이라 판단된다. 계측 및 계산된 한계상태 응력 범위 결과 비교를 토대로 AASHTO(2001) 기준에 따라 계산되어 얻어진 값이 계측된 값보다 크다는 것을 알 수 있다.
계측 및 계산된 한계상태 응력 범위 결과 비교를 토대로 AASHTO(2001) 기준에 따라 계산되어 얻어진 값이 계측된 값보다 크다는 것을 알 수 있다. 가장 큰 측정값을 보인 주 부재 (Main Pipe) 의경우 계산된 한계상태응력 범위가 계측된 값보다 44% 큰 정도였다. 이 값은 지나친 안전측은 아니며, 적용 가능한 범위라 할 수 있다.
검토 결과 본 지주구조물은 모든 부재가 무한피로수명을 가지고 있지 않으며 일부 부재가 AASHTO(2001) 기준에 제시된 CAFL 값보다 큰 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 본 구조물은 계측결과와 같이 유한한 피로 수명을 가지고 있다.
판단된다. 계측 및 계산된 한계상태 응력 범위 결과 비교를 토대로 AASHTO(2001) 기준에 따라 계산되어 얻어진 값이 계측된 값보다 크다는 것을 알 수 있다. 가장 큰 측정값을 보인 주 부재 (Main Pipe) 의경우 계산된 한계상태응력 범위가 계측된 값보다 44% 큰 정도였다.
처짐은 처짐계를 이용하여 각 단계별 처짐을 기록하였으며, 최종적으로 최대 처짐을 얻을 수 있었다. 구조해석 결과로 예상된 바와 같이, 트러스 주 부재(Main Pipe)에 발생하는 응력이 가장 컸으며, 구조해석결과와 매우 유사함을 표 2와 그림 9를 통해 확인할 수 있다. 본 시험 결과로부터, 계측된 부재들 중 최대응력값은 부재 항복응력의 8%.
실제구조형식의 모델실험을 수행하였다. 그 연구 결과를 토대로 CAFL(Constant Amplitude Fatigue Limit) 값이상의 응력범위가 발생할 확률이 0.05%을 초과하는 경우 피로 파괴가 발생할 가능성이 있으며, CAFL 값을 초과하는 응력 범위가 발생할 확률이 0.01%(1/10, 000) 이하인 경우 무한 피로 수명을 가짐을 제시하고 있다. 또한, 이 보고서는 0.
CR9000 계측기를 이용하여 계측 기간 동안 발생되는 중요 발생응력 범위값을 레인 플로우 반복 회수 누적 알고리즘을 이용하여 자료 축적을 실시하였다. 기록된 자료는 트럭통과로 발생되는 풍하중과 자연풍에 의한 영향 모두를 포함하고 있으나, 트럭통과로 발생되는 풍하중 영향으로 각 부재에 발생되는 응력값은 6.1 절에서 살펴본 바와 같이 CAFL보다 작은 값으로, 큰 응력을 유발하는 풍하중은 풍력계 자료 검토 결과 자연풍에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 계측은 31일간 지속 되었으며, 일부 부재에서 CAFL값을 넘는 응력범위가 기록되었다.
본 구조물의 정적 . 동적해석의 신뢰성을 검증할 수 있었으며, 피로성능 검토를 위한 해석에도 충분한 정확도를 가질 수 있음을 확인할 수 있었다.
그러나, 二L 범위와 기준을 본 실험만으로 결정하기 어려웠다. 따라서, 구조해석 결과는 등가정적 풍하중을 각 차선 위 트러스 및 정보판 하부 폭 3.7m에 수직하중 작용시 얻어진 최대값을 나타내고 있다.
각 게이지 값들은 일정한 상수 값으로 계측기간 내 일정하다. 따라서, 일정기간 계측된 결과로 얻어진 본 유효응력범위 값은 풍하중 작용으로 인한 본 지주 구조물의 거동특성을 적절히 표현하는 대표 값이라 할 수 있다. 표 7은 Sr/Src와 S.
3절에 언급한 상수값과 관계식을 이용하여 각 게이지별로 피로 수명 (반복회수)을 얻을 수 있다. 또한, 31일간 계측된 결과를 토대로 한달 평균 발생회수를 구하고, 12개월(1년) 발생 가능한 회수로 산술적으로 증가시켰다. 따라서, 각 부재별 피로 수명 (반복회수)를 1년 동안 작용하는 회수로 추정된 값으로 나누어 각 부재의 년 단위 피로수명을 표 8에 나타내었다.
이용하여 계산된 유효응력범위이다. 본 구조물에 설치된 풍력계의 풍향 및 풍속 계측결과로부터 4월25일경 븐대상구조물 지역에 큰 바람이 관측되었다. 그로 인해, 그.
구조해석 결과로 예상된 바와 같이, 트러스 주 부재(Main Pipe)에 발생하는 응력이 가장 컸으며, 구조해석결과와 매우 유사함을 표 2와 그림 9를 통해 확인할 수 있다. 본 시험 결과로부터, 계측된 부재들 중 최대응력값은 부재 항복응력의 8%. 허용응력의 13%정도 발생하였다.
3MPa이다. 본 연구에서는 연결 상세 분류 E'(주 파이프 부재)의 CAFL값의 22.3% (4MPa), 연결상세 분류 ET의 CAFL값의 20%(1.66MPa) 이하의 값들은 유효응력범위 산정 계산에 포함되지 않았다.
4kN까지 가력하였으며, 총 5회에 걸쳐 수행되었다. 처짐은 처짐계를 이용하여 각 단계별 처짐을 기록하였으며, 최종적으로 최대 처짐을 얻을 수 있었다. 구조해석 결과로 예상된 바와 같이, 트러스 주 부재(Main Pipe)에 발생하는 응력이 가장 컸으며, 구조해석결과와 매우 유사함을 표 2와 그림 9를 통해 확인할 수 있다.
max/S의 비교값도 포함하고 있다. 측정된 한계상태 응력범위와 유효응력값의 비교 (Sr/Sre) 는 모든 계측결과에서 3배수 정도의 차이를 보임을 알 수 있다. 또한, 최대응력범위와 한계상태 응력범위 비교값(&max/Sr) 은 대략 1〜3배 범위에서 차이를 보임을 알 수 있다.
트럭통과 실험은 편도 3차선 도로에서 차선별 1회씩 총 3차에 걸쳐, 트럭이 70km/hr 의 속도로 통과시 계측을 하였다. 트럭 통과 후 육안으로도 지주 구조물의 진동을 관찰할 수 있었으나, 계측된 발생 최 대응력은 주부재의 경우 5.7MPa(CAFL의 32%), 대각선 부재의 경우 5.0MPa (CAFL의 60%)이다.
후속연구
(7) 국내 교통신호 지주구조물의 안전성 및 유지보수를 위한 기준이 정립되어 있지 않은 현 단계에서 본 논문의 현장 계측 및 결과 분석 방법의 적용과 AASHTO (2001) 교통신호 지주구조물 설계기준의 적용 가능성을 확인할 수 있었으며, 본 연구는 체계적인 국내 교통신호 지주구조물 설계 및 유지보수 방안 마련의 토대가 될 것이다.
(8) 가변정보판이 설치된 교통신호 지주구조물의 상세연결형식과 응력 범위를 고려한 피로평가 민감도분석을 위하여, 연결상세를 재현한 시험체를 제작하여 추가적인 피로 실험이 수행될 필요가 있다고 사료된다.
참고문헌 (14)
박상명, 이병주, 김명수, 낭궁문(2002). '유고정보 제공시 교통 류 변화에 의한 가변정보판의 유효성 검증.' 2002년 학술 발표회 논문, 대한토목학회, pp125128
한국도로공사(2004). 고속도로공사 전문시방서. 성남시, 경기 도
American Association of State Highway and Transportation Officials (1994). Standard Specifications for Structural Supports for Highway Signs, Luminaires, and Traffic Signals. Washington, D.C., USA
Officials (1994). Standard Specifications for Structural Supports for Highway Signs, Luminaires, and Traffic Signals. Washington, D.C., USA
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) (2004). LRFD Bridge Design Specifications, Third Edition, Washington, D.C. USA
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) (1996). Standard Specifications for Highway Bridges, Sixteenth, Washington, D.C. USA
Dexter, R. J., and K. W. Johns, (1998). Fatigue Related Wind Loads on Highway Support Structures, Final Report to New Jersey Department of Transportation, ATLSS Report No. 9803, Lehigh University. Pennsylvania, USA
Dexter, R. J., and M. J. Ricker, (2002). FatigueResistant Design of Cantilevered Signal, Sign, and Light Supports, NCHRP Report 469, National Cooperative Highway Research Program, USA
Fisher, J.W. (1984). Fatigue and Fracture in Steel Bridges: Case Studies. John Wiley and Sons. New York
Fisher, J.W, Nussbaumer, A., Keating, P.B. and Yen, B.T.(1993). Resistance of Welded Details under Variable Amplitude Loading, NCHRP Report 354, National Cooperative Highway Research Program, USA
Froud, H.F., Calvert, E.A., and Nunez E. (1998). Structural Supports for Highway Signs, Luminaires, and Traffic Signals, NCHRP Report 411, National Cooperative Highway Research Program, USA
GTSTRUDL (2003). User Guide, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia, USA
Kaczinski, M. R., R. J. Dexter, and J. P. Van Dien, (1998). FatigueResistant Design of Cantilevered Signal, Sign, and Light Supports, NCHRP Report 412, National Cooperative Highway Research Program, USA
Peronto, J.L. (2003). High-Cycle Constant Amplitude Fatigue Life Variability of Welded Round HSS Y-Joints. Master's Thesis, Marquette University, Wisconsin, USA
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.