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초록
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본 논문에서는 KTX와 HEMU 차량 주행시 단경간 단순지지교량의 간편한 동적 해석을 위한 ERRI 설계다이어그램을 제시하고, 이를 통해 교량의 동적응답특성과 설계시 고려사항을 분석하였다. 국내에서 많이 적용되는 25m, 30m, 35m, 40m 지간장을 갖는 단경간 단순지지 교량에 대해 KTX 및 HEMU 차량 주행시 설계다이어그램을 계산하였다. 이를 통해 선택된 4개 지간장 교량을 대상으로 각 열차하중에 대한 동특성을 분석하였다. 또한 공진시 가속도 응답을 만족하는 최소한의 단위길이당 질량을 지간길이, 차량유형, 감쇠비 등에 따라 제시하였고 설계시 고려사항을 분석하였다. 25m 교량은 HEMU와 KTX 차량 모두 공진시 응답이 증폭되므로 공진이 발생하지 않도록 설계하는 것이 경제적이다. 30m 교량은 HEMU 차량, 35m와 40m 교량은 KTX 차량이 주행할 때 응답이 증폭될 수 있으며 공진을 회피하거나 최소한의 단위길이당 질량을 배치하도록 설계해야 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the ERRI design diagrams of KTX and HEMU applicable to simply supported single span bridges, and analyzes the dynamic characteristics and design considerations of the bridges under KTX and HEMU using the diagrams. The design diagrams of KTX and HEMU are calculated for the bridges...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 KTX와 HEMU 차량 주행시 단경간 단순 지지교량의 간편한 동적 해석을 위한 ERRI 설계다이어그램을 제시하고, 이를 통해 교량의 동적응답특성과 설계시 고려사항을 분석하였다. 국내에서 많이 적용되는 25m, 30m, 35m, 40m 지간장을 갖는 단경간 단순지지 교량에 대해 KTX 및 HEMU 차량 주행시 설계다이어그램을 계산하였다.
  • 이들 설계 다이어그램으로부터 속도별 최대변위, 최대 가속도, 동적응 답확대계수를 별도의 계산없이 구할 수 있다. 본 논문에서는 최대변위 및 최대가속도에 주안점을 두고 기술하도록 한다.
  • 본 논문에서는 단경간 단순지지교량을 대상으로 KTX와 HEMU 차량 주행시 동적특성을 ERRI 설계다이어그램을 통해 분석하였다. 국내에서 많이 적용되는 25m, 30m, 35m, 40m 지간장을 갖는 단경간 단순지지 교량에 대해 KTX 및 HEMU 차량 주행시 설계다이어그램을 계산하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
HEMU-430X 차량의 특징은 무엇인가? HEMU-430X(Highspeed Electric Multiple Unit-430km/hr eXperiment, 이하 HEMU) 차량은 한국철도기술연구원 주도로 2015년 상용화를 목표로 개발중인 차기 고속철 차량으로, 설계최고속도 430km/hr, 영업운전속도 400km/hr이다. KTX 차량에 비해 축중이 가볍고, 10량 편성, 12량 편성 등 수요에 따른 편성이 가능한 장점을 지니고 있다[1].
소멸현상이 발생하는 원인은? 이들 연구 중에서 Yang등[7]은 단순지지된 보에 대해 공진과 소멸현상을 해석적으로 유도하였다. 소멸현상은 공진과 더불어 철도교량의 규칙적이고 반복적인 하중조건으로 인해 발생하는 현상이다. 물리적으로는 특정 조건하에서 개별 하중이 교량을 지나고 난 후 이로 인한 자유진동응답이 소거되는 현상을 의미한다.
KTX에 비해 HEMU-430X가 가지는 장점은 무엇인가? HEMU-430X(Highspeed Electric Multiple Unit-430km/hr eXperiment, 이하 HEMU) 차량은 한국철도기술연구원 주도로 2015년 상용화를 목표로 개발중인 차기 고속철 차량으로, 설계최고속도 430km/hr, 영업운전속도 400km/hr이다. KTX 차량에 비해 축중이 가볍고, 10량 편성, 12량 편성 등 수요에 따른 편성이 가능한 장점을 지니고 있다[1]. 기존의 고속철 도교량은 KTX를 기준으로 설계되었기 때문에 HEMU 차량 주행시 교량의 동적응답특성을 분석할 필요가 있다.
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참고문헌 (19)

  1. Korea Institute of Construction Technology (2012), , Research on Competitive Engineering for Railway Construction: Bridge, Research Report(Draft) (in Korean). 

  2. L. Fryba (1971) Vibration of solids and structures under moving loads. Groningen, The Netherlands: Noordhoff International Publishing. 

  3. L. Fryba (2001) A rough assessment of railway bridges for high speed trains, Engineering Structures, 23, pp. 548-556. 

  4. M. Kurihara, T. Shimogo (1978) Vibration of an elastic beam subjected to discrete moving loads, Journal of Mechanical Design, 100(7), pp. 514-519. 

  5. Y.B. Yang, B.H. Lin (1995) Vehicle-bridge interaction analysis by dynamic condensation method, Journal of Structural Engineering, 121(11) pp. 1936-1643. 

  6. Y.B. Yang, J.D. Yau (1997) Vehicle-bridge interaction element for dynamic analysis, Journal of Structural Engineering, 123 (11), pp. 1512-1518. 

  7. Y.B. Yang, J.D. Yau, L.C. Hsu (1997) Vibration of simple beams due to trains moving at high speeds, Engineering Structures, 19(11), pp. 936-944. 

  8. Y.B. Yang, C.L. Lin, J.D. Yau, D.W. Chang (2004) Mechanism of resonance and cancellation for train-induced vibrations on bridges with elastic bearings, Journal of Sound and Vibration, 269(1-2), pp. 345-360. 

  9. Y.B. Yang, J.D. Yau, Y.S. Wu (2004) Vehicle-bridge interaction dynamics: with applications to high-speed railways, World Scientific. 

  10. F. Yang, G.A. Fonder (1996) An iterative solution method for dynamic response of bridge-vehicle systems, Earthquake Engineering and Structure Dynamics, 25(2), pp. 195-215. 

  11. T.C Pan, J. Li, Dynamic vehicle element method for transient response of coupled vehicle-structure systems, Journal of Structural Engineering, 128(2), pp. 214-223. 

  12. J.W. Kwark, E.S. Choi, Y.J. Kim, B.S. Kim, S.I. Kim (2004) Dynamic behavior of two-span continuous concrete bridge under mobbing high-speed train, Comput. Structs., 82, pp. 463- 474. 

  13. A. Yoshimura, M. Miwa, Y. Kawasaki (2008) Study on numerical simulation methods of the railway vehicle-track dynamic interaction, PAMM, Vol. 8, pp. 10833-10834. 

  14. V.N. Dinh, K.D. Kim, P. Warnitchai (2009) Dynamic analysis of three-dimensional bridge-high-speed train interactions using a wheel-rail contact model, Engineering Structures, 31(12), pp. 3090-3106. 

  15. V.N. Dinh, K.D. Kim, P. Warnitchai (2009) Simulation procedure for vehicle-substructure dynamic interactions and wheel movements using linearized wheel-rail interfaces, Finite Elements in Analysis and Design, 45(5), pp. 341-356. 

  16. J.M. Goicolea, J. Dominguez, J.A. Navarro, F. Gabaldon (2002) New dynamic analysis methods for railway bridges in codes IAPF and EUROCODE 1, Railway Bridges, Design, Construction and Maintenance, Madrid. 

  17. ERRI D214 committee (1999) Calculations for bridges with simply-supported beams during passage of train, ERRI D 214/RP 6. 

  18. UIC(2009), UIC CODE 776-2, 2nd edition 

  19. Korea Railway Network Authority (2011), Design Criteria for Railroad : Road Bed, (in Korean). 

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