로얄 빅토리아 도크 교량의 동적 해석

• 케이블 스테이 보행교
• 동적 해석
• 국부 및 전역 모델링

구조 공학 컨설팅 회사인 Techniker Ltd는 런던 도클랜드 개발 공사에서 후원한 경쟁에서 로얄 빅토리아 도크를 가로지르는 보행교 설계를 수주했습니다. 구조물의 동적 반응을 평가하기 위해 LUSAS Bridge 프로그램이 사용되었습니다.

눈에 띄는 케이블 스테이 디자인은 중앙 중앙부 아래에 보행자 운송 수단이 매달려 있으며, 이 중앙부는 가벼운 보행로도 함께 제공합니다. 데크 패널 보강재는 하중에 대응하기 위해 형태가 설계되었으며, 하중이 적용되면 수직으로 들어올려져 발코니 뒤쪽에 위치합니다. 정확한 풍하중 기준을 산출하는 데 도움을 주기 위해, 제안된 교량의 모형이 풍동에서 평가되었습니다.

두 세트의 유한요소 해석(FE) 모델이 LUSAS Bridge에서 동시에 생성되었습니다. 데크 패널 보강재, 다이아프램 및 스킨의 상세 국부 모델이 사용되어 동등한 강성 모델을 deriv하는 데 사용되었습니다. 이 모델은 케이블, 보 및 쉘 요소로 구성되었습니다. 소형 연결 요소는 데크 구성원 간의 제안된 스피곳 접합부를 모델링하는 데 사용되었습니다. 강성 모델에서 얻은 전역 부재 하중 및 처짐 범위는 정밀한 3D LUSAS 모델에 적용되어 모노코크 박스 거더 및 테이퍼 튜브의 정확한 응력을 산출했습니다.
강성 모델은 동적 하중에 대한 구조물의 모드 응답을 평가하는 데 사용되었습니다. 이 모델에서는 강성 모델에서 유도된 굽힘 및 비틀림 강성이 동일한 쉘 요소가 사용되었습니다. 질량의 분포는 판의 허용 두께를 변형시켜 모델링되었습니다. Guyan 감소법을 사용하여 고유값 해석이 수행되었으며, 일렬의 밀접하게 간격을 두고 모드 형상이 발견되었습니다. 첫 번째 수직 굽힘 모드는 1Hz에서 발견되어 우려를 나타냈습니다. 따라서 수학적으로 모델링된 구동 함수가 적용되어 수직 가속도를 생성했습니다. 이들은 BS 5400의 요구 사항 내에 있으며 보행자 편안성에 대한 허용 가능한 수준으로 나타났습니다. 이후 모드 형상은 교량 데크의 편차 반응을 확인하기 위한 추가 풍동 테스트를 설정하는 데 사용되었습니다. 결과는 교량이 지정된 비판적인 풍속 내에서 안정적임을 보여주었습니다. 완료 후, 예측된 행동은 가속도계를 사용하여 실제 구조적 행동과 비교되었습니다.