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김현겸(Kim Hyeon Kyeom),황재웅(Hwnag Jae Woong),이명재(Lee Myeong Jae) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.1A
사장교에 사용되는 팽팽한 경사 케이블은 풍우현상에 의하여 진동에 쉽게 노출된다. 더욱이 보편적으로 알려진 풍우현상 이외의 이상현상에 의한 과도한 진동이 발생할 여지도 항상 존재한다. 급증한 동적변위는 케이블과 보호관에 과도한 인장력을 발생시키고 정착구와 댐퍼에 피로손상을 발생시키며 보강형의 설계에서 고려하지 않았던 추가적인 전단력 변화를 발생시킨다. 본 연구는 시장 케이블의 자유장에 발생된 동적변위에 의한 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 분석할 수 있는 해석적인 기법을 기술하고, 이로 인해 발생될 수 있는 사장교의 동적문제를 간략히 언급한다. 이것을 실현시키기 위해 사장 케이블이 진동하여 법선방향 변위를 발생시킬 때 나타나는 변화를 현방향 장력과 법선방향 장력으로 분리하여 물리적인 현상을 미분방정식으로 표현한 후 전개한 해를 풍우현상에 적용하여 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 산정하였다. 주목할 것으로 CIP Recommendations(2002)에서 제시하는 방법론에 본 연구의 일부사항을 반영하여 산정하면 본 연구와 매우 유사한 결과를 제시하지만 CIP Recommendations에서 제시하는 방법론을 그대로 따라서 산정하면 10% 이상의 오차를 제시함을 확인하였다. 이것은 국제적으로 활용도가 매우 높은 설계지침에서 조차도 본 연구에서 논의하는 주제에 관한 조치가 없었음을 의미하는 것이다. 여기에 관한 검증은 사장 케이블의 진동형상을 만족하도록 외적하중을 재하시킨 탄성현수선 요소를 이용한 유한요소해석을 통하여 수행하였다. Stay cable is easily exposed to vibration induced rainy wind effects. There are some problems for not only unexpected vibration but also well-known vibration. An outbreak of displacement by the said effects brings damages such as over-tension of cables and barriers, fatigue of anchorages and dampers, and additional shear force variation of stiffening girders. This study suggests analytic methodology for dynamic tension variation of cables and shear force variation of stiffening girders. Additionally this study announces with dynamic problems for cable stayed bridge briefly. To realize this subject, we divide restoring force into chord component and normal component and then make up the differential equations which can satisfy physical phenomenon for each component. Finally we apply adequate functions such as sinusoidal and parabola in order to reduce these differential equations. Therefore we can meet with good results through a series of above process. As a remarkable result, CIP recommendations (2002) give inadequate solution with over 10% error. However it gives very good solution if parts of our study are reflected at the said recommendations. The fact means that CIP recommendations (2002) well-known as international standard of stay cables are not even concern about this subject yet. For verification of this study, F.E. analysis using E.C.C. with external forces was fulfilled, and the accuracy and conciseness of this study were shown.
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