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현이론을 이용한 사장교 케이블 장력산정
Estimation of Stay Cable Tension Using String Vibration Theory 원문보기

한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, v.9 no.2, 2009년, pp.17 - 22  

박연수 (전남대학교 토목공학과) ,  최선민 (전남대학교 토목공학과) ,  이병근 (전남대학교 토목공학과) ,  김민중 (전남대학교 토목공학과)

초록
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사장교 케이블 장력 산정 방법에는 직접적인 방법과 간접적인 방법이 있는데 직접적인 방법은 정확성에 문제가 있을 뿐만 아니라 제한사항도 많다. 따라서 일반적으로 케이블 장력 추정은 간접적인 방법인 고유진동수를 이용하는 진동법을 사용하고 있다. 최근 시공된 사장교의 케이블에 대해 현이론을 이용한 진동법으로 케이블 장력을 산정해 그 결과를 다중진동모드를 이용한 진동법과 비교했다. 그 결과를 요약하면, 현이론 방법의 오차는 7차이하의 진동모드에서는 2%를 초과하지 않았다. 특히, 3차와 4차 진동모드의 오차는 1%를 초과하지 않았다. 그리고 진동모드의 차수가 증가하고 케이블 단면이 클수록 오차는 증가했고, 장력이 크고 케이블 길이가 길수록 오차는 낮아짐을 알 수 있었다. 즉 7차 이하의 진동모드에서 높은 정밀도를 갖는 다는 것을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Estimate method of cable tension forces can be classified into direct method and indirect method. Direct method is not accuracy and it has many restrictions. Therefore, in generally Indirect method, vibration method using natural frequency, has been applied to estimate the tension forces. In this st...

주제어

#사장교   #진동법   #다중진동모드   #고유진동수  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 모드차수별 오차, 장력변화에 따른 오차, 길이 변화에 따른 오차를 분석하여 현이론 방법의 정밀도와 적용성에 대해 살펴보았고 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 최근에 재료의 발달 및 시공기술의 발전에 힘입어 장대교량의 가설이 급증하고 있으며 이에 따라 사장교, 현수교, 닐슨 아치교 등과 같이 케이블을 주 요소로 사용하는 교량의 건설이 증가하고 있다. 본 논문에서는 사장교 케이블 장력을 간접적으로 추정하는 세 가지 진동법에 대해 이론적으로 고찰하여, 최근 시공된 사장교를 모델로 시공현장에서 직접 현장 계측을 통해 각각의 방법들을 비교해보고 현 이론을 이용한 케이블 장력 추정방법의 정밀도와 실용성 및 적용성에 대해 살펴본다.

가설 설정

  • 가장 일반적인 유효길이 산정방법은 그림 2에서 보는 바와 같이 케이블 전체길이에서 케이블 직경을 제한 길이를 유효 길이로 가정하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사장교 케이블 장력 산정 방법은 어떻게 나뉘는가? 사장교 케이블 장력 산정 방법에는 직접적인 방법과 간접적인 방법이 있는데 직접적인 방법은 정확성에 문제가 있을 뿐만 아니라 제한사항도 많다. 따라서 일반적으로 케이블 장력 추정은 간접적인 방법인 고유진동수를 이용하는 진동법을 사용하고 있다.
일반적으로 사용하는 케이블 장력 추정방법은? 사장교 케이블 장력 산정 방법에는 직접적인 방법과 간접적인 방법이 있는데 직접적인 방법은 정확성에 문제가 있을 뿐만 아니라 제한사항도 많다. 따라서 일반적으로 케이블 장력 추정은 간접적인 방법인 고유진동수를 이용하는 진동법을 사용하고 있다. 최근 시공된 사장교의 케이블에 대해 현이론을 이용한 진동법으로 케이블 장력을 산정해 그 결과를 다중진동모드를 이용한 진동법과 비교했다.
본 논문에서 모드차수별 오차, 장력변화에 따른 오차, 길이 변화에 따른 오차를 분석하여 현이론 방법의 정밀도와 적용성을 살펴본 결론은? (1) 15개 케이블의 4가지 경우에서 나타난 전체적인 경향은 진동모드의 차수가 증가함에 따라 오차도 증가하고 저차모드에 가까울수록 오차가 감소하며 음(-)의 오차가 나타나는 경우가 많아짐을 알 수 있다. (2) 케이블 시공 초기에 가설된 JC6R, JC7R, HC6R, HC7R 케이블에 대해 장력변화에 따른 오차 변화 추이를 살펴본 결과 장력이 증가함에 따라 오차는 감소한다는 것을알 수 있는데 그 이유는 장력이 커지면 새그비가 작아지기 때문으로 판단된다. (3) 이상의 결론을 종합해 보면, 현이론법은 7차 이하의 진동모드에서 높은 정밀도를 보이며, 케이블 길이가 길고장력이 클수록 정밀도는 높아진다는 것을 알 수 있다. 또한 대상교량에 있어서 현이론법이 더 신속하고 간편하게 장력을 추정할 수 있음을 알 수 있었다.
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참고문헌 (6)

  1. 김남식, 정 운 (2002) Development of Cable Exciting System for Evaluating Dynamic Characteristics of Stay Cables. 한국소음진동공학회 논문집, 한국소음진동공학회, 제12권, pp.956-963 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. 신주환, 박준상, 이민구, 김상효, 황학주 (1993) 케이블의 장력측정에 관한 연구. 대한토목학회 학술발표회 논문집, 대한토목학회, pp. 292-295 

  3. 윤자걸, 손진, 장승필 (1999) A Study on Tension Measurement for Cable- Supported Bridge. 대한토목학회 학술발표회 논문집, 대한토목학회, pp. 117-120 

  4. Humar, J.L. (1990) Dynamics of Structures. Prentice-Hall, Inc, NJ 

  5. Irvine, H. M. (1981) Cable Structures. MIT Press, Cambridge, Mass 

  6. Shinke, T., Hironaka, K., Zui, H., Nishimura, H. (1980) Practical formulas for estimation of cable tension by vibration methods. Proceedings of JSCE, Vol. 294, pp. 25-34 

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