UIC774-3 테스트 케이스 G1-3

교량의 제원

G1-3은 Deck Type 2에 대한 것으로 전체가 철근콘크리트 단일재료로 구성된 박스 단면을 가지는 교량입니다.

구 분	항 목	값	비 고
레일	E	210 x 103 N/mm2
		0.3
		1.14 x 10-5
	A	0.0153389 m2	Track 개념으로 모델링되므로 레일특성의 2배로 가정된 상태
	Iyy	6.0726 x 10-5 m4
	Izz	1.02091 x 10-5 m4
	J	4.33934 x 10-6 m4
	Asy	6.4723 x 10-3 m2
	Asz	1.27397 x 10-2 m2
	e	0
교량상판	E	34.2 x 103 N/mm2
		0.2
		1.0 x 10-5
	Dsect	9.0 m	Depth of section from rail to support location
	A	7.2 m2
	Iyy	80.06 m4
	Izz	= Iyy
	J	= Iyy
	Asy	= 1000 x A	No shear deformation
	Asz	= 1000 x A	No shear deformation
	e	3.93 m

레일과 교량상판 사이의 이격 거리는 레일은 교량상판 바로 위에 거치되는 상태를 가정한 UIC774-3을 따르기 위해 0.0 m로 지정하였습니다.

단순지지 단경간 교량에 대한 테스트에서 온도하중은 레일과 교량상판에 모두 적용하도록 명시하고 있으므로, 이를 반영하여 하중 재하 단계별로 해석을 수행하였습니다.

교량상판에 섭씨 35도의 온도하중 재하

레일의 축 방향 응력은 -44.91MPa을 얻었으며, 그림 41에 표시한 UIC774-3이 제시한 결과값인 -47.33MPa과 잘 일치하고 있습니다.

레일에 섭씨50도, 교량상판에 섭씨 35도의 온도하중 재하

레일의 축 방향 응력은 -164.61MPa을 얻었으며, 앞서 교량상판의 축 방향 온도하중의 결과를 배제한 레일에 작용한 온도하중의 결과는 -119.7MPa로 도출됩니다. 그림 102에 표시한 UIC774-3이 제시한 결과값인 -126MPa과 잘 일치하고 있습니다.

레일과 교량상판에 온도하중이 재하되어 변형이 발생한 상태에서 철도하중을 다음 단계로 재하

앞서 온도하중 재하를 위해 완성된 모델을 그대로 사용하며, 비선형옵션을 통하여 온도하중의 영향으로 변형과 내력을 가진 상태에서 추가로 철도하중을 재하하게 됩니다. 연직하중과 수평방향 제동하중을 가진 철도하중은 좌에서 우로 이동하고, 선단이 90m 길이의 교량상판의 끝단에 위치하는 경우를 대상으로 하며, 이 경우 철도의 나머지 210m 부분은 여전히 좌측 Embankment 위에 있게 됩니다. 해석의 결과는 아래와 같습니다.

레일의 축방향 응력은 -184.488MPa로 UIC774-3이 제시한 -187.63MPa과 1.674%의 오차율을 가지며, 최대 10%까지 허용한 시방의 범위 내에 있으므로 결과는 잘 일치하고 있다고 판단할 수 있습니다.

철도하중의 재하위치에 따라 더 큰 응력의 발생을 유발할 수 있는 가능성이 있으므로 이것을 확인하기 위하여 좌측 교대의 위치로부터 10m 간격씩 철도하중의 위치를 조정하여 철도하중의 선단이 교량을 통과해 150m를 더 진행하기까지 16가지 경우에 대하여 해석을 수행하였습니다. 각 해석에 대한 Enveloping 결과를 확인한 결과, 레일에서 발생하는 축 방향 최대 압축 응력은 -188.27MPa로 0.35%의 오차율을 보입니다.