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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박철우
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근 국내에서 개발된 강합성콘크리트(Steel Concrete Composite, SCC)거더는 거더 상부에 소형 강상자와 콘크리트가 합성되어 압축부를 형성하는 콘크리트채움튜브(Concrete Filled Tube) 구조로 경간장을 장대화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이러한 이유로 인하여 일반 강구조 계열의 타형식 거더에 비해 기준 감쇠비가 높으므로 공진저항성이 요구되는 철도교량에 적합하고 강합성 효과에 의해 비틀림, 처짐 및 진동저항성능이 우수한 특징을 갖고 있다. 시공측면에서는 개발된 SCC거더는 크레인 일괄거치가 가능하므로 시공성 및 선형적용성이 우수하여 기존 선로의 고속화 및 하천, 산지 및 주거지를 관통하는 신설 선로에 적용이 가능하다.
SCC거더의 적용가능한 경간장은 국내 최장으로 65m이고 이의 정?동적 하중 하에서 구조적인 성능은 검증되었다. 하지만 이를 실제 철도교량에 적용하기 위하여는 KTX 고속철도, 새마을열차 및 화물열차 등의 다른동특성을 가지는 하중조건에 대한 동적 거동 안전성이 매우 중요하다. 이를 분석하기 위하여 수치해석 기법을 사용하여 고유진동수를 분석하고자 한다.
FFT(Fast Fourier Transformation) 분석법을 통해 65m SCC거더의 고유진동수를 분석한 결과, 유사한 지간을 갖는 타형식 거더에 비해 비교적 높은 고유진동수를 나타내는 것으로 확인되었으며, 이는 강합성 효과에 의해 휨강성이 증가되었기 때문인 것으로 판단된다. 또한, KTX 고속철도를 포함한 모든 철도하중 조건에서 동적특성이 철도설계기준(노반편, 2016) 중 운행을 위한 한계조건의 관련기준을 만족하는 것으로 분석되었다.
SCC거더는 소형 강상자와 콘크리트가 합성되어 압축부를 형성하는 구조형식으로 강합성 효과에 의해 비틀림, 처짐 및 진동저항성능이 우수한 것으로 판단되어 단경간 및 중장경간의 기존 선로의 고속화 및 신설 선로에 적용이 가능할 것으로 사료된다.
SCC거더의 적용가능한 경간장은 국내 최장으로 65m이고 이의 정?동적 하중 하에서 구조적인 성능은 검증되었다. 하지만 이를 실제 철도교량에 적용하기 위하여는 KTX 고속철도, 새마을열차 및 화물열차 등의 다른동특성을 가지는 하중조건에 대한 동적 거동 안전성이 매우 중요하다. 이를 분석하기 위하여 수치해석 기법을 사용하여 고유진동수를 분석하고자 한다.
FFT(Fast Fourier Transformation) 분석법을 통해 65m SCC거더의 고유진동수를 분석한 결과, 유사한 지간을 갖는 타형식 거더에 비해 비교적 높은 고유진동수를 나타내는 것으로 확인되었으며, 이는 강합성 효과에 의해 휨강성이 증가되었기 때문인 것으로 판단된다. 또한, KTX 고속철도를 포함한 모든 철도하중 조건에서 동적특성이 철도설계기준(노반편, 2016) 중 운행을 위한 한계조건의 관련기준을 만족하는 것으로 분석되었다.
SCC거더는 소형 강상자와 콘크리트가 합성되어 압축부를 형성하는 구조형식으로 강합성 효과에 의해 비틀림, 처짐 및 진동저항성능이 우수한 것으로 판단되어 단경간 및 중장경간의 기존 선로의 고속화 및 신설 선로에 적용이 가능할 것으로 사료된다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구배경 11.2 강교량 설계 적용의 현황 31.3 연구의 필요성 51.4 연구내용 및 범위 5Ⅱ. 연구방법 72.1 연구개발 거더 72.2 연구 순서 82.3 연구 교량제원 82.4 동특성분석 방법 9Ⅲ. 동특성분석 검증기준 113.1 검증기준 개요 113.1.1 주행안정성 및 승차감 검토 일반 113.1.2 주행안전성 및 승차감 검토를 위한 절차 및 방법 123.2 세부 검증기준 153.2.1 교량 상판의 연직가속도 153.2.2 연직처짐 163.2.3 면틀림 163.2.4 궤도/교량 종방향 상호작용력 17Ⅳ. 거더 및 철도교량의 동특성 분석 184.1 SCC거더 실물시험체의 동특성분석 184.1.1 시험체 제작 184.1.2 시험체 설치 204.1.3 시험시설 및 장비 214.1.4 하중가력 방법 234.2 SCC거더 철도교량 동특성분석 244.2.1 해석 조건 244.2.1.1 적용속도 244.2.1.2 해석 프로그램 244.2.1.3 적용 열차하중 254.2.2 해석모델 254.2.3 고유치해석 및 임계속도 27Ⅴ. 연구수행 결과 및 분석 295.1 SCC거더 실물시험체의 동특성분석 295.1.1 분석방법 295.1.2 고유진동수 산출결과 315.1.3 감쇠비 산출결과 355.2 SCC거더 철도교량 동특성분석 375.2.1 동적거동 검토결과(65m 복선) 375.2.1.1 HEMU 375.2.1.2 KTX 385.2.1.3 화물 395.2.1.4 새마을 405.2.2 동적거동 검토결과(65m 단선) 415.2.2.1 HEMU 415.2.2.2 KTX 425.2.2.3 화물 435.2.2.4 새마을 445.2.3 검토결과 45Ⅵ. 결 론 46참고문헌 48Abstract 50
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