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기후변화에 따른 풍하중의 증가를 고려한 사장교의 비선형비탄성해석 원문보기
Nonlinear Inelastic Analysis of Cable Stayed Bridge Considering Increase of Wind Load by Climate Change

  • 저자

    김영화

  • 학위수여기관

    세종대학교 일반대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    건설환경공학 구조공학

  • 지도교수

    김승억

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    101

  • 키워드

    비선형비탄성 해석 사장교 풍하중 허용응력설계법 기후변화 하중저항능력;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13541083&outLink=K  

  • 초록

    기후변화에 따른 태풍, 홍수 등의 강도가 커지기 때문에 사회기반시설에 가해지는 풍하중 및 유수압이 증대되어 사회기반시설의 구조부재가 커지는 문제가 발생한다. 기존의 풍하중 및 유수압의 산정방법은 기존의 설계시방서에서 1995년도 까지의 기상자료를 바탕으로 설계풍속을 산정하고 있다. 본 연구에서는 1973년부터 2012년까지의 연도별 충속의 평균과 변동폭을 산정하여 풍속의 평균과 변동폭의 증감경향을 토대로 풍하중이 증가하고 있음을 알 수 있었다. 따라서 구조물에 작용하는 풍하중 및 유수압 저감을 위하여 사회기반시설의 슬림화 기술이 필요하다. 탄성해석을 사용하는 종래의 허용응력설계법(ASD) 및 하중저항계수설계법(LRFD)은 구조계와 개별부재간에 강도와 안정에 대한 상호작용을 정확하게 고려하지 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 전체 구조물의 비선형비탄성해석을 수행하여야 한다. 비선형비탄성해석을 활용한 설계 시 구조시스템의 비선형비탄성 거동을 직접 고려함으로써 비탄성 모멘트 재분배 효과에 의해 부재의 크기를 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 요소 종류 및 요소 분할, 재료 모델, 경계조건 및 접촉조건을 포함하는 모델링 방법에 대하여 상세히 기술하였다. 비선형비탄성해석 결과 기존의 선형탄성해석 대비 28% 더 큰 안전율을 나타내고 있다. 본 결과를 통하여 비선형비탄성해석을 활용한 구조물의 슬림화가 가능함을 확인할 수 있다. 기존의 설계기준에서 제시한 구조물의 풍하중의 제하를 토대로 1973년부터 2012년까지 연도별 풍속의 평균과 변동폭을 산정하여 풍속의 평균과 변동폭의 증감경향을 통계분석을 통하여 1995년 대비 19.57%의 풍하중의 증가결과를 확인할 수 있었다. 이 결과를 활용하여 풍하중을 10%, 20% 및 30% 증가시켜 선형탄성 및 비선형비탄성 해석을 수행하였다. 선형탄성해석을 이용한 설계 시 풍하중을 30% 증가시켰을 때 하중 저항능력은 기존풍하중 적용 대비 3.17% 감소하였다. 또한 비선형비탄성해석을 이용한 설계 시 풍하중을 30% 증가시켰을 때 하중저항능력은 기존 풍하중 적용 대비 3.37% 감소하였다. 사장교의 선형탄성해석 및 비선형비탄성해석을 이용한 설계 시 풍하중의 영향은 미미한 것으로 확인되었다.


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