직교이방성 판이론을 적용한 바닥판 활하중 모멘트 산정식 개발
Development of Live Load Moment Equations for Decks Using Orthotropic Plate Theory
- 주제(키워드) 직교이방성 판 이론 , 활하중 모멘트 , 교축직각 , 철근콘크리트 바닥판 , 휨모멘트
- 주제(KDC) 536
- 주제(DDC) 624
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 신영석
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설교통공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
현재 바닥판의 설계는 별도의 유한요소 해석을 수행하지 않고, 설계기준에서 제시하는 바닥판의 활하중 모멘트 산정식을 이용하고 있다. 국내에 사용하고 있는 도로교 설계기준의 산정식은 지간에 대한 함수로만 활하중 모멘트를 구하고 있는데, 이는 바닥판의 교축과 교축직각 방향의 휨강성비가 2인 경우만을 고려한 것이다. 하지만, 교축과 교축직각 방향의 철근비가 다른 철근콘크리트 바닥판은 두 방향의 휨 강성이 다르기 때문에 직교이방성의 재료성질을 가진다. 이러한 철근콘크리트 바닥판의 직교이방성 성질은 교량의 바닥판 휨모멘트에 영향을 미친다. 2004년 개정된 AASHTO LRFD Bridge Design Specification은 활하중에 의해 바닥판에 작용하는 휨모멘트를 산정하는데 휨 강성비를 고려하고 있지만, 국내의 도로교 설계기준(2005)은 휨강성비를 고려하지 않고 있다. 또한 도로교 표준시방서 하중-저항계수 설계편(1996)의 활하중 모멘트 값은 휨강성비를 고려하고 있으나, 단일 하중만을 고려하고 있기 때문에 안전한 값으로 보기 힘들다. 본 연구에서는 국내 설계기준에 제시된 트럭 하중모델과 승용차 전용 고가도로 설계용 활하중모델에 대하여 휨 강성비와 다수의 윤하중을 고려한 바닥판 활하중 모멘트 산정식을 제안하고자 한다. 그리고 승용차 전용도로의 경우는 푸아송 효과를 고려하여 강상판으로 시공되었을 경우의 활하중 모멘트 산정식을 제안하였다. 직교이방성 판이론을 이용하여 철근콘크리트 바닥판에 작용하는 휨모멘트를 산정하였으며, 바닥판 활하중 모멘트 산정식에는 국내 설계기준 및 시방서에 제시된 하중계수, 동시재하계수 및 트럭하중모델을 각각 적용하였다.
more초록/요약
Present designs of decks are not performing finite element method but using the equations for live load moments that presented in design specifications. Korea design specification of highway bridge (2005) has the equations for live load moments that are functions of a span length. And those equations only consider that a ratio of flexural rigidity is 2.0. But because of the orthotropic elastic properties and a significant two-way bending action, orthotropic plate theory may be suitable for describing the behavior of concrete-filled steel grid decks. In AASHTO LRFD Bridge Design Specification(2004), the equations for live load moment consider a ratio of flexural rigidity between longitudinal and transverse directions, but not in the Korea design specification of highway bridge (2005). The Korea LRFD bridge standard specification of highway(1996) includes an orthotropic plate model with single load to estimate effects from the live load moments of concrete-filled steel grid decks. However, the orthotropic plate model considering only single patch load may not be conservative. This paper presents live load moment equations for trucks and passenger cars, based on the classical orthotropic plate theory, which includes multiple patch loads. And effects of poisson's ratio is considered in case of passenger car that is applied to steel deck plate. Design factors and live load models of Korea standard specification of highway bridge is applied to proposed formulations.
more목차
1. 서론 = 1
1.1 연구배경 및 목적 = 1
1.2 구조물 설계법 = 2
2. 설계 기준에 따른 바닥판 활하중 모멘트 산정식 = 4
2.1 설계 기준에 따른 설계 계수 = 4
2.2 설계 기준에 따른 바닥판 활하중 모멘트 산정식 = 7
2.3 설계 기준의 활하중 모멘트와 이론값 = 10
3. Classical Plate Theory = 13
3.1 판이론 적용시 가정 사항 = 13
3.2 평판의 지배 방정식 = 14
3.3 Levy's Solution = 18
3.4 직교이방성 판이론과 이론식 = 21
4. 하중 모델과 유한요소해석 = 27
4.1 하중모델 = 27
4.1.1 트럭 하중 모델 = 27
4.1.2 승용차 하중 모델 = 30
4.2 하중 재하 방법 = 32
4.2.1 최대 절대 모멘트 = 32
4.2.2 하중 재하 위치 = 34
5. 직교이방성 판 이론을 이용한 바닥판 활하중 모멘트 = 38
5.1 직교이방성 판 이론과 유한요소해석 = 38
5.2 도로교 표준시방서 하중-저항설계편에 근거한 활하중 모멘트 = 40
5.3 도로교 설계기준에 근거한 활하중 모멘트 = 45
5.4 승용차 하중에 대한 바닥판 활하중 모멘트 = 47
5.5 활하중 설계모멘트 산정식 = 49
6. 결론 = 54
참고문헌 = 56
Abstract = 58
