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[국내논문] 연안역 조립식 경골잔교(Fish-bone Girder Pier)의 해석모델에 관한 연구
A Study on Analytical Model of Fish-bone Girder Pier 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.14 no.12, 2013년, pp.6527 - 6533  

김화랑 (선문대학교 토목공학과) ,  임남형 (충남대학교 토목공학과) ,  박종섭 (상명대학교 토목공학과) ,  윤경민 (충남대학교 토목공학과) ,  윤기용 (선문대학교 토목공학과)

초록
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연안역 조립식 경골잔교는 단일거더 시스템이므로 비틀림에 큰 영향을 받는 구조물이다. 본 연구에서는 이 잔교를 합리적으로 해석하고 설계하기 위한 해석모델을 개발하고자 하였다. ��강성을 포함한 7자유도 보요소를 사용한 해석모델의 구속조건을 조절하여 해석모델을 선정하였으며, 선정된 해석모델은 실물크기의 실험체를 이용한 정적하중재하 실험을 통하여 검증하였다. 실험결과와의 비교분석을 통하여 개발한 해석모델을 입증하였으며, 이 해석 모델을 이용하여 연결부의 단면력을 산정함으로써 합리적인 연결부 설계를 가능하게 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A fish-bone girder pier affects torsion severely because of the one girder system. This study was performed to develop an analytical model to analyze and design a fish-bone girder pier properly. This model consisted of a beam element with 7-degrees of freedom considering the warping rigidity. Severa...

주제어

#Analytical model   #One girder system   #Pier   #Torsion   #Warping rigidity  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이와 같은 복잡한 응력상태의 Fish-bone girder pier의 거동을 분석하기 위해서는 Plate/Shell 요소를 사용한 해석을 실시 할 수 있으나, 많은 수의 요소를 사용하여야하며, 복잡한 기하형상을 모델링해야 하는 어려움과 연결부 단면력 도출이 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램 ADINA(8.9.0)을 이용하여 비틀림의 영향을 정확히 고려할 수 있는 뒴이 고려된 7자유도 보요소를 이용한 해석모델을 개발하고자 하였다.
  • 이 교량은 상하부구조가 일체로 거동하여 앞에서 언급한 문제점을 개선하였지만 단일 거더 시스템으로 구성되어 비틀림의 영향이 크며, 좌굴안정성 및 거더 연결부 설계를 위해 연결부의 단면력을 합리적으로 산정해야 하는 문제점이 야기되었다. 본 논문에서는 이상의 문제를 해결 하기 위하여 Fish-bone girder pier의 거동을 합리적으로 분석할 수 있는 해석모델을 7자유도 보요소를 이용한 해석모델로 제안하고, 이 해석모델의 타당성을 검증하기 위하여 정적하중재하실험을 실시하여 비교하였다.
  • 본 연구에서는 비틀림의 영향을 크게 받는 Fish-bone girder pier의 거동분석과 연결부 설계를 위한 단면력을산출 할 수 있는 합리적인 해석모델을 개발하기 위하여 정적하중 재하실험과 유한요소해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • (1) 비틀림 영향을 크게 받는 Fish-bone girder pier의 성능을 평가하기 위해서는 Plate/Shell요소를 사용한 유한요소해석이나 하중재하실험을 실시하여야 한다. 본 연구에서는 실물 실험체의 하중재하 실험을 통하여 합리적이며 실용적인 해석모델을 검증하고 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해안에 설치되는 보도용 잔교 설계에 항만 및 어항설계기준을 적용해 발생하는 문제는 무엇인가? 현재 국내에서 보도교 설계는 서울시 시설물 설계 및 시공편람[1]의 소규모 강교 및 보도육교에 대한 설계기준 또는 도로교설계기준[2]을 적용하고 있다. 한편 해안에 설치되는 보도용 잔교 설계는 특별한 기준이 없어 항만 및 어항설계기준[3]을 준용하고 있으나 이 기준은 선박 및 작업기계를 고려한 부두시설로써의 잔교를 대상으로 하여 보도용 잔교에 적용하면 과다한 설계를 유발하고 있는 실정이다. 따라서 합리적인 보도용 잔교를 설계하기 위해서는 서해안의 지역적 특성을 고려하여 시공 및 설계기준이 마련될 필요가 있으며[4], 이 지역적 특성을 고려해 산정된 설계하중 및 최적설계단면이 제안되었다[5].
합리적인 해안 보도용 잔교 설계를 위해 필요한 것은 무엇인가? 한편 해안에 설치되는 보도용 잔교 설계는 특별한 기준이 없어 항만 및 어항설계기준[3]을 준용하고 있으나 이 기준은 선박 및 작업기계를 고려한 부두시설로써의 잔교를 대상으로 하여 보도용 잔교에 적용하면 과다한 설계를 유발하고 있는 실정이다. 따라서 합리적인 보도용 잔교를 설계하기 위해서는 서해안의 지역적 특성을 고려하여 시공 및 설계기준이 마련될 필요가 있으며[4], 이 지역적 특성을 고려해 산정된 설계하중 및 최적설계단면이 제안되었다[5].
국내 보도교 설계에 어떤 기준을 적용하고 있는가? 현재 국내에서 보도교 설계는 서울시 시설물 설계 및 시공편람[1]의 소규모 강교 및 보도육교에 대한 설계기준 또는 도로교설계기준[2]을 적용하고 있다. 한편 해안에 설치되는 보도용 잔교 설계는 특별한 기준이 없어 항만 및 어항설계기준[3]을 준용하고 있으나 이 기준은 선박 및 작업기계를 고려한 부두시설로써의 잔교를 대상으로 하여 보도용 잔교에 적용하면 과다한 설계를 유발하고 있는 실정이다.
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참고문헌 (6)

  1. Seoul Metropolis, Facility Design and Construction Manual, Small steel Bridge and overpass, 2001. 

  2. Korea Road & Transportation Association, Highway Bridge Design Code, Ministry of Land, Transpor and Maritime Affairs, 2010. 

  3. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Harbor and aquarium design standard, 2005. 

  4. H.K. Kang, J.S. Park, D.G. Kim, K.Y. Yoon, "A Study on Standard Specifications Coastal Safety Facilities", Proceedings of the KAIS Spring Conference, pp. 350-353, 2009. 

  5. S.R. Yoo, J.S. Park, K.Y. Yoon, "A Numerical Study on Performance-Based Design for Pier and Superstructure in Pile Supported Modular Pedestian Pier", Journal of the Lorea Society of Hazard Mitigation, pp. 63-73, 2011. 

  6. G.S. Ham, K.Y. Yoon, N.H. Lim, J.S. Park, "A Study on Static Behavior of New Modular Pier in Coastal Zone 'Fish Bone Bridge'" Korea Institute of Disaster Prevention Conference, pp.154-159, 2013. 

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