본 논문에서는 도로교 설계기준이 개편됨에 따라 변화된 활하중과 설계식의 검토를 하려한다. 이를 위해 강합성 플레이트 거더교와 PSC 거더교를 이용한 두 예제를 살펴본다. 기존 도로교설계기준 하중과 AASHTO LRFD 하중 그리고 새로 개편된 도로교설계기준 2015 한계상태설계법에 나온 하중을 적용하여 횡분배 계수법과 유한요소 격자해석을 통해 구한 포락선을 비교 검토한다. 또한 강합성 플레이트 거더교의 경우 중앙지간의 길이 변화에 대한 검토를 하고, PSC 거더교의 경우에는 가로보의 개수와 경간의 개수, 그리고 각 경간장의 변화를 주어 각각 그 차이점을 분석한다.
선체와 같이 복잡 대형 구조물에 대하여 유한요소법 등의 직접구조해석을 통한 최적설계를 수행하는 데에는 반복적인 구조해석으로 인한 막대한 계산량의 처리가 매우 심각한 문제로 대두된다. 본 연구에서는 이러한 반복구조해석에 소요되는 계산시간을 절감하기 위하여 최적구조설계 과정에 기저축소에 의한 재해석기법을 적용하여 보았고, 또한 본 설계기법을 간단한 격자구조물과 실제적인 선체의 최소중량 설계 문제에 적용함으로써 그 유용성과 정도를 확인하였다.
The impact behavior of a multigirder concrete bridge under single and multiple moving vehicles is studied based on correlated road surface characteristics. The bridge structure is modeled as grillage beam system. A 3D nonlinear vehicle model with eleven degrees of freedom is utilized according to the HS20-44 truck design loading in the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) specifications. A triangle correlation model is introduced to generate four classes of longitudinal road surface roughness as multi-correlated random processes along deck transverse direction. On the basis of a correlation length of approximately half the bridge width, the upper limits of impact factors obtained under confidence level of 95 percent and side-by-side three-truck loading provide probability-based evidence for the evaluation of AASHTO specifications. The analytical results indicate that a better transverse correlation among road surface roughness generally leads to slightly higher impact factors. Suggestions are made for the routine maintenance of this type of highway bridges.
본 연구는 강상판교의 자동화설계에 적합한 합리적인 해석모델을 제시하였다. 최적의 해석모델을 선정하기 위해 격자모델에 기초한 다양한 해석모델을 제시하며, 제안된 해석모델들을 해석의 신뢰성, 해석시간 및 효용성 등에 대해 비교하였다. 또한 현재 강상판교의 설계에 많이 사용되는 Pelikan-Esslinger 방법과 제시한 해석모델과의 성능을 비교하였다. 선정된 해석모델의 효용성을 입증하기 위하여 수치예제로서 지간장이 200m(60m+80m+60m)인 3경간 연속 강상판 박스거더교를 적용하였다.
To design steel box girder bridge, designers have taken the classical load distribution coefficient methods. Due to the rapidly developing computer technique, steel box girder bridge is simply modeled as grillage method for analyzing the girder, or as fully finite element method for more accurate and detailed analysis. Recently, cruciform space frame method is developed for modeling and analyzing it more simply and easily compared with finite element method. So, this study for the examination of upper methods' characteristics loaded unit moment load and analyzed the distortional deflection with shell element method and cruciform space frame method, and for three span three girder steel box bridge, loading DB-24 loads, analyzed it by upper methods and compared the results.
최근에 선박의 도킹해석은 3차원 전선 구조 해석을 통해 수행되어 왔으나 도킹해석 모델을 구성하는데 많은 시간과 노력이 필요하였다. 전선구조해석 모벨을 만들기 위해 필요한 선박구조 도면이 완성되기 전인 초기 설계단계에서 도킹시 반목배치를 조기에 확정하고, 구조 안정성을 확보하기 위한 노력이 요구되어 왔기 때문에 간이화된 도킹 해석 프로그램을 개발하게 되었다. 2차원 격자구조를 이용한 도킹해석기법을 통해 얻은 반목에서의 지지력이 3차원 전선해석모델을 사용하여 얻은 반목에서의 반력 결과와 비교해 타당한 결과를 보여 주고 있음을 확인하였다. 간이화된 도킹용 해석 프로그램을 개발하였으며, 다음과 같은 기능을 갖추어 사용자가 쉽게 격자 구조 모델을 생생하고 해석을 수행할 수 있도록 구성하였다. 향후 각 요소의 단면 특성치를 자동으로 산정하는 기능이 추가되어야 한다. 그리고 부유식 도크(Floating dock)에서의 도킹해석은 본 개발의 대상이 된 건식 도크(Dry dock)에서의 경우와 다른 고려사항이 추가되어야 하기 때문에 향후 추가적인 연구와 개발을 통해 새로운 기능으로 포함될 것이다.
선체의 갑판부와 선저부 그리고 해양구조물의 기본적인 구조는 보강판이다. 보강판넬은 한쪽방향으로 위치한 보강재 혹은 종/횡 방향으로 복잡하게 위치한 구조를 이루고 있으며, 후자의 모델을 그릴리지 구조라고 부른다 선체구조설계 단계에서 선박의 종강도 평가는 가장 중요한 항목이다. 일반적으로, 극심한 해상상태에 놓인 선박의 선저부에는 호깅조건에 의해 발생되는 횡모멘트에 기인하여 압축하중이 작용하게 되며, 이와 동시에 수압하중 작용으로 인한 국부휭모멘트가 작용된다. 본 논문에서는, 구조해석 결과의 검증을 위해서 여러 가지 해석프로그램 및 현재 사용되고 있는 선급룰과의 비교를 하여 횡하중의 영향에 따른 압축최종강도에 대해 분석하고, 여러 가지 설계변수를 변화하여, 각각의 영향을 검토하고, 최종적으로 조합하중 조건에서의 횡하중의 영향에 대해서 분석하였다. 본 연구에서 얻어진 결과들은 최종한계상태설계법에 기반을 두고, 조합하중이 작용하는 선체보강판의 구조강도 거동에 대해서 하중성분에 대한 관계를 고찰하였다.
With the advent of computer, the finite element method has become a most powerful numerical method for structural analysis. However, bridge designers are reluctant to use it in their designs because of its complex nature and its being time consuming in the preparation of the input data and analyzing the results. This paper describes the development of a computer based finite element model using the idea of eccentric beam elements for the analysis of slab-on-girder bridges. The proposed method is supported by a laboratory test using a reinforced concrete bridge model. Other bridge analytical schemes are also introduced and compared with the proposed method. The main aim of the comparison is to prove the effectiveness of the shell and eccentric beam modelling in the studies of lateral load distribution of slab-on-girder bridges. It is concluded that the proposed finite element method gives a closer to real idealization and its developed computer program, SHECAN, is also very simple to use. It is highly recommended to use it as an analytical tool for the design of slab-on-girder bridges.
Shipboard equipment in naval ships should be designed to be safe under the shock load. Very high stress due to the shock load can be effectively reduced by the resilient mounts considering the mount capacity and dynamic characteristics. An optimum arrangement of resilient mount installed to absorb the shock energy is addressed to assess the safety of ship structure and shipboard equipment subjected to the shock load. Structural responses are analyzed for both frame structure supporting the shipboard equipment subject to the shock load with and without the resilient mounts. The shock absorbability of the resilient mount is evaluated by the results of structural response analysis; meanwhile, several types of shock analyses considering the arrangement of resilient mounts are carried out and the shock responses are compared to verify the effect of the arrangement. Thereafter, optimum arrangements are obtained by means of Genetic algorithm (GA) considering the different capacities of resilient mount. Stress, deformation and dynamic feature at the frame structure supporting the shipboard equipment under the shock load are also discussed in order to meet the capacity of resilient mount.
There are a lot of openings, holes and slots in ship structural members. It is not easy to solve the troubles around the openings adequately at the detail design stage, because there are a lot of concerning locations. There are not also clear design rules of classification societies and it is not possible to apply direct calculation for all the concerning members. Therefore, it is necessary to set up simplified approach such as a standard or guidance in order to decide the opening design quickly. For this study, guidance and regulations of each classification and several companies were surveyed. Grillage analysis and the refined mesh method were used to evaluate the strength around hole considering boundary condition and more detailed member arrangement. As a result, the standard for opening design was established and verified.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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