[논문]리프트 컬럼 배치설계가 탑승교 구조 강성에 미치는 영향에 대한 연구

나원현; 구환준; 빈수열

doi:10.3795/ksme-c.2015.3.4.307

리프트 컬럼 배치설계가 탑승교 구조 강성에 미치는 영향에 대한 연구
Study on the Effect of the Lift Column Layout Design on Structural Strength of the Passenger Boarding Bridge 원문보기

대한기계학회 논문집. C, 산업기술과 혁신, v.3 no.4, 2015년, pp.307 - 312

나원현 (현대로템) , 구환준 (현대로템) , 빈수열 (현대로템)

초록
AI-Helper

탑승교는 여객터미널청사에서 항공기 출입구 사이를 이어주는 이동통로를 탑승객에게 제공하는 공항 편의시설 중 하나다. 본 연구에서는 유한요소 해석법을 이용하여 탑승교 설계시 리프트 컬럼의 배치설계가 탑승교 구조물의 처짐 및 응력상태에 미치는 영향 비교 검토하였다. 그 결과 탑승교 터널 프레임의 중첩구간에서 최대응력이 발생함을 확인하였고, 리프트 컬럼 배치설계와 그 값의 크기가 매우 밀접한 관계를 갖고 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The passenger boarding bridge which provides a safe and comfort passenger pathway between an airplane and airport terminal gate is one of the apron equipment. This study investigates the effect of the lift column layout design on structural strength of the passenger boarding bridge by using finite element method, comparing deflection and stress. The overlapped zone of the tunnel frame A and B occurred at the maximum stress. The results of this research show that the lift column layout design is closely the value of the maximum stress.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 탑승교 구조물의 처짐 및 응력상태를 자세히 알 수 있는 수치적 해석 방법인 유한요소 해석법(FEM)을 이용하여 탑승교 설계 시 리프트 컬럼의 배치설계가 탑승교 구조에 미치는 영향을 연구하고자 한다.
본 연구에서는 Fig. 2 와 같이 최대 확장시 44.95 m, 수축시 27.75 m 의 전장 길이에 2 단 가동터널 구조를 갖는 탑승교를 구조해석 대상모델로 선정하여, 동일한 운전상태 및 설계하중조건에서 리프트 컬럼의 배치조건을 설계변수로 하고 이에 따른 탑승교의 처짐 및 응력상태를 비교하고자 한다.
본 연구에서는 상용구조해석 툴인 MIDAS Gen (Ver. 835)을 이용한 구조 모델링 및 해석을 통해 리프트 컬럼의 배치설계 조건에 따른 해석모델 별 처짐 및 응력 분포를 비교 검토한다.
일반적인 탑승교 구조 안전성 평가를 위해서는 자중, 승객하중, 적설하중 및 풍하중을 모두 포함한 설계하중이 고려되어야 하나 본 연구에서는 리프트 컬럼의 배치설계에 따른 파라미터스터디를 통해 그 배치설계가 탑승교 구조에 미치는 영향을 알고자 하는데 그 목적을 제한한다. 또한 기본설계 이후 상세설계 단계에서 배치설계의 결과물에 대해 상기의 모든 설계하중을 고려한 상세구조해석이 수행 되므로, 본 연구에서는 터널이 수평상태가 될 수 있도록 리프트 컬럼의 승강높이를 정의하고, 터널이 최대 확장된 조건으로 탑승교의 운전상태를 특정하고, 설계하중은 탑승교 구조물의 자중만을 고려하기로 한다.

제안 방법

기본적으로 탑승교 구조물의 모든 요소를 빔 요소로 모델링 하였으며, 터널 프레임 길이방향의 상/하부 주거더(main girder)와 같이 복합단면 형상을 갖는 부재는 실형상을 충실히 반영하여 모델링 하였다.
일반적인 탑승교 구조 안전성 평가를 위해서는 자중, 승객하중, 적설하중 및 풍하중을 모두 포함한 설계하중이 고려되어야 하나 본 연구에서는 리프트 컬럼의 배치설계에 따른 파라미터스터디를 통해 그 배치설계가 탑승교 구조에 미치는 영향을 알고자 하는데 그 목적을 제한한다. 또한 기본설계 이후 상세설계 단계에서 배치설계의 결과물에 대해 상기의 모든 설계하중을 고려한 상세구조해석이 수행 되므로, 본 연구에서는 터널이 수평상태가 될 수 있도록 리프트 컬럼의 승강높이를 정의하고, 터널이 최대 확장된 조건으로 탑승교의 운전상태를 특정하고, 설계하중은 탑승교 구조물의 자중만을 고려하기로 한다.
탑승교 리프트 컬럼의 배치설계가 탑승교 구조에 미치는 영향을 비교, 분석하기 위해 상용 구조해석 툴인 MIDAS Gen 을 사용하여 4 가지 해석 케이스에 대한 구조해석을 통해 처짐 및 응력 분포를 검토하여 아래와 같은 결과를 얻었다.

대상 데이터

본 연구에서는 리프트 컬럼 배치설계에 따른 파라미터스터디를 통해 그 배치설계가 탑승교 구조에 미치는 영향에 대해 검토 하였으며, 그 결과 리프트 컬럼 배치설계와 그때의 최대응력 및 처짐의 크기가 매우 밀접한 관계를 갖고 있음을 확인 하였다. 이러한 파라미터스터디를 통해 본 탑승교 모델의 경우 로툰다 컬럼과 리프트 컬럼 사이 축간 거리 L 값에 대해 설계값으로 32.0 m 를 선정하여 상세설계치로 최종 적용하였다.

성능/효과

1) 구조해석을 수행 결과 최대응력은 4 가지 해석모델 모두 A 터널과 B 터널이 중첩되는 부위에서 발생 했다.
2) 해석모델 1~4 번에 대한 결과로 최대응력 값은 로툰다 컬럼에서 리프트 컬럼까지의 거리에 비례하여 증가함을 알 수 있다.
3) 해석모델의 최대처짐 또한 4 가지 해석모델 모두 A 터널과 B 터널이 중첩되는 부위에서 발생 했다.
4) 처짐량은 축간 거리가 길수록 크게 나타나는 것을 확인 할 수 있었다.
5) 본 연구를 통해 탑승교 리프트 컬럼의 배치설계가 터널 프레임에 발생하는 처짐량 뿐만 아니라 그위치에 따라 최대응력 값이 급격하게 변하는 것을 확인 할 수 있었다.
6) 리프트 컬럼을 기준으로 B 터널과 캐빈 조립체의 무게중심 위치를 고려할 경우 해석모델 3 번이 구조적으로 가장 유리한 배치 설계로 사료 된다.
해석모델 3 번을 기준으로 로툰다 컬럼에서 리프트 컬럼까지의 거리를 다르게 한 나머지 해석모델과 발생된 최대응력 값을 비교해 본 결과 적게는 6%, 많게는 100% 이상 발생응력 값의 차이를 확인할 수 있었다. 또한 해석모델 1~4 번에 대한 결과를 확인해보면 최대응력 값은 로툰다 컬럼에서 리프트 컬럼까지의 거리에 비례하여 증가함을 알 수 있다.
일반적으로 2 터널 탑승교 설계시, A-B 터널 텔레스코픽 운전을 하는 탑승교 운전특성을 고려하여 B 터널과 캐빈 조립체의 무게중심이 리프트 컬럼을 기준으로 로툰다 컬럼 사이드로 치우쳐도록 설계한다. 본 연구 모델 중 4 번 모델의 경우 B 터널의 무게중심이 리프트 컬럼 기준에서 캐빈 사이드로 치우쳐져 있으므로 발생응력 수준이 101.6 MPa 가장 낮음에도 불구하고, 최대응력 108.3 MPa 을 기록한 해석모델 3 번이 가장 적합한 배치설계로 보여진다.
본 연구에서는 리프트 컬럼 배치설계에 따른 파라미터스터디를 통해 그 배치설계가 탑승교 구조에 미치는 영향에 대해 검토 하였으며, 그 결과 리프트 컬럼 배치설계와 그때의 최대응력 및 처짐의 크기가 매우 밀접한 관계를 갖고 있음을 확인 하였다. 이러한 파라미터스터디를 통해 본 탑승교 모델의 경우 로툰다 컬럼과 리프트 컬럼 사이 축간 거리 L 값에 대해 설계값으로 32.
해석모델 3 번을 기준으로 로툰다 컬럼에서 리프트 컬럼까지의 거리를 다르게 한 나머지 해석모델과 발생된 최대응력 값을 비교해 본 결과 적게는 6%, 많게는 100% 이상 발생응력 값의 차이를 확인할 수 있었다. 또한 해석모델 1~4 번에 대한 결과를 확인해보면 최대응력 값은 로툰다 컬럼에서 리프트 컬럼까지의 거리에 비례하여 증가함을 알 수 있다.

후속연구

향후 탑승교 최대 확장시의 전장길이로 정의되는 다양한 모델의 탑승교에 대해 본 스터디와 같은 과정을 반복 적용하여 탑승교 길이별 최적의 리프트 컬럼 배치설계에 대한 기준을 정립한다면 탑승교 기본설계 단계에서 상당한 설계리드타임 단축의 효과를 기대 할 수 있을 것으로 보여진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탑승교란 무엇인가?	탑승교는 여객터미널청사에서 항공기 출입구 사이를 이어주는 이동통로를 탑승객에게 제공하는 공항 편의시설 중 하나다. 이러한 탑승교는 여객수요의 증가와 더불어 탑승객에게 보다 나은 서비스를 제공하기 위해 그 수요가 지속적으로 증가하는 추세에 있다.
	탑승교의 수요가 증가한 원인은 무엇인가?	탑승교는 여객터미널청사에서 항공기 출입구 사이를 이어주는 이동통로를 탑승객에게 제공하는 공항 편의시설 중 하나다. 이러한 탑승교는 여객수요의 증가와 더불어 탑승객에게 보다 나은 서비스를 제공하기 위해 그 수요가 지속적으로 증가하는 추세에 있다.
	본 연구에서 사용한 4가지 해석모델을 분석한 결과 최대응력 값은 무엇에 영향을 받았는가?	해석모델 3 번을 기준으로 로툰다 컬럼에서 리프트 컬럼까지의 거리를 다르게 한 나머지 해석모델과 발생된 최대응력 값을 비교해 본 결과 적게는 6%, 많게는 100% 이상 발생응력 값의 차이를 확인할 수 있었다. 또한 해석모델 1~4 번에 대한 결과를 확인해보면 최대응력 값은 로툰다 컬럼에서 리프트 컬럼까지의 거리에 비례하여 증가함을 알 수 있다.

참고문헌 (2)

Lee, K. H., Koo, H. J., Na, W. H. and Lee, E. S., 2013. 12, "Study of Load Characteristics on Structural Strength of Passenger Boarding Bridge," Conference of KSME, pp. 3571-3575.
Chae, S. H. and Jung, S. I., 2005, "A Study on Safety of Air Bridge by Using ANSYS," Journal of KSMS, Vol. 7 no. 1, pp. 45-56.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

리프트 컬럼 배치설계가 탑승교 구조 강성에 미치는 영향에 대한 연구
Study on the Effect of the Lift Column Layout Design on Structural Strength of the Passenger Boarding Bridge 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (2)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

리프트 컬럼 배치설계가 탑승교 구조 강성에 미치는 영향에 대한 연구 Study on the Effect of the Lift Column Layout Design on Structural Strength of the Passenger Boarding Bridge 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (2)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

리프트 컬럼 배치설계가 탑승교 구조 강성에 미치는 영향에 대한 연구
Study on the Effect of the Lift Column Layout Design on Structural Strength of the Passenger Boarding Bridge 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper