LUSAS SPECIALIZED SITES
활용사례
[Bridge] Novi Sad Friendship 교량의 설계개요
사장교 형태의 선개보도
구조물 전체 해석
임계구성요소의 국부해석
Norwich의 Wensum강의 Novi Sad Friendship 교량은 비대칭적인 사장교 형태의 선개 보도 교량으로써 새로운 상업 발달지역에 접근이 용이하도록 하고, 역사가 깊은 지역이지만 침체되어 있는 도시에 생기를 불어 넣어주는 역할을 하고 있다. 구조물의 명칭은 유고슬라비아의 Norwich 와 Novi Sad 사이의 자매결연에서 유래된 것이다. Bure Happold 컨설팅 엔지니어링사는 Yee Assoicates와 공동으로 횡단부의 설계와 해석을 수행하기 위해서 강철 골조 교각 상판의 전체 모델링 및 국부 모델링을 위하여 LUSAS Bridge를 사용하였다. Norfolk County Council 또한 이번 프로젝트를 위한 협력 컨설팅 업체로 참여하였다.
교량에는 보도와 자전거 전용도로가 있고, 동쪽편 강둑으로 5m, 14m 두개의 접속 경간과 서쪽편 강둑으로 5m경간과 주탑으로 회전할 수 있는 28m의 중앙경간으로 구성되어 있다. 주 교량은 사장교이며, 교량은 강케이블과 회전 기계 장치가 장착된 바닥으로 지지되고 있다. 교량 상판의 횡단면은 2개의 가로 세로 각각 400mm의 압연단면과, 45도 회전된 마름모꼴 모양의 보로 구성되어 있다. 상판은 메인빔 사이를 연결하는 10mm 판으로 되어 있고, 국부적 처짐을 감소시키기 위한 중심 2m에 횡방향 리브와 종방향 스티프너로 구성되어 있다.
Karim Yngstrom에 따르면 구조물의 특성으로 인해 전체 해석이 매우 어려웠다고 하였다. 사장교 경간의 비대칭적인 배치로 인해 주경간의 자가 하중으로부터 생겨난 전도 모멘트에 대항될 수 있도록 짧은 경간에는 캔틸리지가 필요하였다. 최초의 설계는 두꺼운 강판의 사용이 고려되었지만 비교적 두꺼운(113mm) 판으로 인해 상당한 구조물의 전체의 무게 증가로 인해 시공 단계에서는 포기해야만 했다. 최종적으로 채택된 방안은 상판하부가 강괴로 채워진 영구적인 스틸 셔터를 사용하는 것이었다.
구조물의 응답을 조사하기 위해서, LUSAS를 이용하여 3개의 독립적인 전체 모델을 생성하였다. 첫번째 모델은 사하중하에서의 구조물의 거동을 확인하고자 하는 것이었는데, 서로 독립적으로 거동하는 동쪽과 서쪽의 램프와 주선개교의 영향을 받는 형태의 모델이다.
두번째 모델도 사하중 해석을 한 것과 동일하나, 램프와 선개교 간의 경계면에 처짐하중 발생이 일어나기 쉬웠다. 이번 해석을 통해 Buro Happold사는 온도, 높은 업리프트, 설하중 등의 영향으로 야기되는 발생 가능한 불균형으로 생기는 추가적인 응력을 고려한 결과값을 얻어낼 수 있었다.
세번째 모델은 구조물이 실제 사용되는 상태를 표현한 것으로, 가장자리보가 램프와 주교량 사이의 연결용 핀을 통해 구조물을 따라 지속적으로 전단력을 전달하는 역할을 한다. 이음핀은 램프와 주교량의 수직력 전달을 허용하는 실 자유도로 모델링하였다.
각각의 해석으로부터의 결과값을 통해 개별적인 스프레드시트를 조합하고 최대값을 추출하였으며, 각 부재에서 주어진 하중에 의한 최대 단면력을 결정할 수 있었다. LUSAS를 통해 교량 상판 앵커의 세부장식과 주탑의 강케이블에 대한 좀 더 자세한 검토가 이루어질 수 있었다. 위험영역에 대한 국부모델이 생성되었고, 허용범위 내의 응력과 처짐이 발생함을 확인할 수 있었다.
Karin은 다음과 같이 설명하였다.
“LUSAS는 구조물 해석시 고려해야하는 다양한 하중 케이스를 실행할 수 있는 유일한 프로그램이었다. 사실상, 이번 해석에 있어 LUSAS 가 유일한 해법이었다.”
