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문제 정의
- 한편 하프형 및 팬형 사장교의 경우 주탑에 연결된 사장재는 한 점에서 모이는 것이 아니라, 주탑의 여러 지점에 정착부를 가지고 있으므로 이 경우는 주형 및 주탑의 모든 경우에서 변위 및 모멘트를 최소화할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 Fan Type과 Harp Type의 최외측 케이블(back-stay cable) 장력을 결정하기 위한 두가지의 방법을 제시하고자 한다.
- 본 논문에서는 Improved TCUD와 Practical method에 의한 수치해석을 기존의 연구방법과 비교하여 그 정확도 및 실효성을 검증하고자 하였다. 먼저 기존 연구들에서 수행된 2차원의 방사형과 Fan type 예제에 Practical method를 적용하여 기존연구결과 및 2차원 예제에 대해 이미 검증된 Improved TCUD와 비교하였다.
- 본 연구에서는 비선형 유한요소법을 거치지 않고도 케이블지지교량의 초기형상을 비교적 정확하고 효율적으로 나타내었으며, 이 방법을 이용한 해석 결과를 제시하였다. 또한 Improved TCUD방법이 3차원 실제 교량에도 유용함을 증명하였다.
- 본 연구에서는 사장교의 초기형상 결정시 비선형 해석이라는 복잡한 과정을 거치지 않고도 비교적 정확하고 효과적으로 초기형상을 결정하는 방법을 제시하였다. 고정하중 하에서 사장교의 주형의 처짐과 휨모멘트가 최소화되어야 한다는 설계조건과 케이블 정착부에서 힘의 평형조건을 이용하였으며 사장교의 형식별로 그 방법을 구분하여 정리하였다.
- 본 연구에서는 이러한 기하비선형 효과를 확인하기 위하여 그림 4(b)의 주형 시스템에 케이블 장력의 수평성분을 각 절점의 절점하중으로 가한 후, 기하비선형 해석을 수행하였다. 이 과정을 생략하고 선형해석을 한 결과를 Practical M(선형)으로 표시하여 그림 21에 나타내었으며, Practical M.
- 이로 인해 원래 설계자가 의도하였던 목표 지점에 각 절점이 위치하지 못하고, 주형의 경우 수평변형이 주탑은 수직 변형이 발생하게 되어 원하는 초기 형상을 만족하지 못한다. 본 연구에서는 주형 및 주탑에 발생하는 압축력을 각 부재의 부재력으로 도입하여 최초에 목표하였던 형상을 만족시키고자 하였다.
가설 설정
- 2) 사장교의 케이블 사장재의 새그는 현수교에 비해 상당히 작다고 간주하여 새그를 고려하지 않으며, 또한 주탑과 주형의 연결 시 직선으로 가정한다.
- 2) 주형의 모든 중량을 사장재가 모두 지지해야 하며, 이 때 케이블이 주형과 맞닿는 부분을 가상의 지점부로 가정하여 반력을 계산하였다. 이때 반력이 사장교의 사장재의 수직장력이 됨을 알 수 있었다.
- 를 구한다. 이때 케이블은 트러스 요소를 이용하여 모델링하고, 케이블의 자중은 주형과 주탑 정착부에 각각 절반씩 작용하는 것으로 가정한다. 이 방법은 Chen(2000)에서 사용된 힘평형개념을 활용하였으며, 본 연구에서는 초기 부재력법과 결합하여 압축력에 의한 주형과 주탑의 탄성수축이 발생하지 않도록 하였다.
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