07 변위 검토

LUSAS for Rail Bridges

07 변위 검토

레일/교량 상대변위

레일/교량의 상대변위는 시‧제동하중에 대해서 검토해야 하기 때문에 교량에 온도하중이 0으로 적용된 상태에 시동 및 제동하중을 재하하여 변위를 확인합니다.

① 이미 생성된 RTA_INPUT.xls 입력파일에서 교량 온도하중을 0으로 변경, 시/제동하중에 의해 최대 변위가 발생하도록 시/제동하중의 위치를 구상하여 Loading sheet에서 다음과 같이 시/제동 하중의 재하위치(Case R1) 및 크기를 입력합니다. 시/제동하중에 의한 변위를 검토하는 경우에도 이동하중을 적용하여 최대 변위가 발생하는 위치를 확인하지만, 앞서 다룬 내용과 같으므로, 본 예제에서는 한 구간에만 하중을 정의하여 변위를 확인하는 과정을 소개합니다.

② 변위해석을 안전측으로 검토하기 위해 Interaction and Expansion Joint sheet에서 Unloaded 상태의 궤도종저항력을 12kN/m로 변경합니다. 엑셀 입력 파일명을 RTA_INPUT(hor).xls으로 변경하여 저장합니다.

③ 위의 입력파일을 이용하여 모델을 구성합니다. 모델파일명은 RTA_T0_K12.mdl로 정의합니다.

Bridge / Rail Track Analysis / Build UIC774-3 Model…

④ 해석 모델에 시동 및 제동하중을 재하합니다.

Bridge / Rail Track Analysis / Apply Rail Loads…

⑤ 해석이 모두 수행된 상태에서 다음의 경로로 UIC774-3 Post Processor 대화상자를 실행하여 해석결과를 엑셀 파일로 출력합니다.

Bridge / Rail Track Analysis / Extract Results to Excel…

Track 1(시동하중 적용)에서 발생하는 레일/교량 상대변위는 다음과 같습니다.

Track 2(제동하중 적용)에서 발생하는 레일/교량 상대변위는 다음과 같습니다.

시/제동하중에 의한 레일-교량 상대변위

시동하중에 의한 변위 = 0.87mm (Pier9와 Abutment 중간지점) ≤ 4mm OK

제동하중에 의한 변위 = 0.907mm (Pier1 지점) ≤ 4mm OK

Tip.

레일-교량의 상대변위는 이 둘을 잇는 Railbed의 상대변위로부터 확인할 수 있습니다. 이 값은 레일의 절대변위와 교량의 절대변위 값의 차를 의미합니다(레일의 절대변위 – 교량의 절대변위). 이 값은 Excel Spreadsheet 형태로 추출된 결과의 Summary Table에서도 확인할 수 있습니다.

Rel. Disp of Railbed over Decks (m) : 교량구간 안에서의 Railbed의 상대변위

Rel. Disp of Railbed whole Track (m) : 토공구간을 포함한 전체 구간에서의 Railbed의 상대변위

교량 상부구조 종방향 절대변위

교량 상부구조의 종방향 절대변위 역시 레일/교량의 상대변위와 같이 시‧제동하중에 대해서 검토해야 합니다. 위의 해석에서 얻은 결과로 교량의 절대변위를 확인할 수 있습니다. 출력된 엑셀 결과파일의 Decks 인덱스에서 교량 상부구조의 종방향 절대변위를 확인할 수 있습니다.

시/제동하중에 의한 교량 상부구조 종방향 절대변위

상부구조 종방향 상대변위 = 1.1352mm (Pier 9 지점) ≤ 5mm OK

Tip.

① 위의 레일-교량 상대변위 및 상부구조 종방향 절대변위는 변위 검토절차를 보여주기 위한 예제입니다.

② 구조물에 발생하는 종방향 변위는 하부구조의 강성과 상부구조의 길이에 영향을 많이 받으므로 다양한 경우에 대한 검토 수행이 필요합니다.

교량 상부구조 단부의 종방향변위 검토

수직하중에 의한 교량 상부구조 단부의 종방향 변위를 검토하기 위해 교량에 온도하중이 0으로 적용된 상태에서 수직하중만을 재하하여 변위를 확인합니다. 수직하중으로 인해 발생하는 교량 상부구조의 단부꺾임각에 의해 상부면 끝단에 종방향 변위가 발생하도록 수직하중의 위치를 구상하여 정의합니다. 이동하중을 적용하는 대신 임의로 선정한 한 구간에만 하중을 적용하였습니다.

① 이미 생성된 온도하중 해석모델 RTA_T0.mdl을 열고, 다음의 수직하중을 적용하여 해석을 수행합니다.

② RTA_T0_V.mdl 로 이름을 변경하여 저장하고 해석 모델에 수직하중을 재하합니다.

Bridge / Rail Track Analysis / Apply UIC774-3 Rail Loads…

③ 해석이 모두 수행된 상태에서 다음의 경로로 UIC774-3 Post Processor 대화상자를 실행하여 해석결과를 엑셀 파일로 출력합니다.

Bridge / Rail Track Analysis / Extract Results to Excel…

v15.0 이상 버전에서는 Deck 상면과 Rail과의 eccentricity를 고려하고, 도상의 위치를 반영하여 모델을 구성합니다. Track의 중립축을 기준으로 모델을 구성하고, eccentricity로 Deck의 실제 위치를 정의하는 기존의 모델링 방법 대신, Track은 Track의 중립축을 기준으로 모델을 구성, Deck는 Deck 상면을 기준으로 모델을 구성하는 방법을 적용하였습니다. 따라서 출력되는 교량 상부구조의 종방향 변위는 Deck 상면의 종방향 변위로 이해할 수 있습니다.

출력된 교량 상부구조의 단부 꺾임각에 의한 Deck의 종방향 변위 그래프는 다음과 같습니다.