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활용사례
자동화된 트랙 / 교량 상호작용 해석
Case Study
- 사용자 정의 스프레드시트 데이터에서의 자동 모델 생성 및 해석
- 선로-구조물 상호작용 효과의 빠른 평가
- 열 하중 및 운행 중 열차 하중으로부터 선로에 미치는 힘 평가
현대 고속철도의 큰 비율을 차지하는 연속 용접 선로는,
구조물에 대한 상호작용의 정확한 모델링의 필요성이 있으며,
특히 열 및 열차 하중에 의한 선로의 응력과 힘을 계산할 필요가 있습니다. 한국철도기술공단(KRTC)을 위해 처음 생성된 LUSAS 제품 옵션은
국제철도연맹 코드 UIC 774-3에 따라 선로-구조물 상호작용 해석을 허용합니다. KRTC는 사용자 정의 MS Excel 스프레드시트 데이터에서
자동으로 모델을 빌드하고 해석을 수행하며, 스프레드시트 또는 LUSAS 결과 파일 형식으로 신속히 결과를 생성할 수 있습니다.
KRTC
KRTC는 한국철도공사의 자회사로, 한국 전역의 주요 철도 및 고속철도 시공 프로젝트의 계획, 타당성 조사, 설계 및 감독을 수행하고 있습니다.
KRTC의 목표는 첨단 철도 기술 개발을 통해 경쟁력을 높이는 것입니다. LUSAS Bridge를 사용하여 선로/교량
상호작용 해석을 자동화함으로써 이러한 목표를 효율적으로 달성하고 있습니다.
모델 빌딩
KRTC의 선로 및 교량 상호작용 모델은 LUSAS에서
기하학적, 재료 특성 및 하중 데이터를 Microsoft Excel 스프레드시트에 정의하여 자동으로 생성됩니다. 열 하중과 열차 하중에 의한 가속 및 제동 하중도 정의될 수 있으며,
UIC 774-3 코드의 실무 지침에 따라 사용자 정의 요소 길이를 사용하여 종단 성토 및 교량 특성을 정의합니다. 레일 클립,
자갈 움직임, 베어링 및 기둥 강성이 해석 모델에 포함됩니다. 모델 빌딩 다이얼로그는 한 번의 열차가 하나 이상의 구조물을 지나거나,
여러 열차가 동일한 구조물을 지나는 경우를 허용합니다.
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LUSAS에서 구축된 완전한 성토 및 교량 모델
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해석 및 결과
해석을 수행할 때, 데크 온도 하중은 후속 다양한 레일 조건의 해석을 위해 독립적으로 고려되거나, 온도 및 레일 하중이 결합된 전체 해석을 수행할 수 있습니다. 자갈 및/또는 클립의 응답이 비선형이므로 항상 비선형 해석을 수행해야 합니다. 결과는 Excel 스프레드시트 또는 표준 LUSAS 결과 파일 형식으로 생성될 수 있습니다. 사용자 정의 하중 조합이 지정될 수 있습니다. 스프레드시트 결과에는 운행 중 응력 및 레일의 응력 및 데크 구조에서의 힘 및 모멘트 도출을 위한 축 방향 힘이 포함됩니다.
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| LUSAS에서 전시된 결과의 전형적인 축 방향 힘 결과 플롯 |
다중 스팬 및 다중 데크 구조물, 위에 보여진 구조물과 같은 경우,
성토/구조물 및 기타 데크 간의 상호작용은 복잡할 수 있습니다. 예를 들어,
연속 용접 선로가 있는 구조물의 온도 하중만 고려할 경우,
선로의 축 방향 힘/응력이 역으로 전환되는 것이 일반적입니다.
위에 보여진 모델의 크기로는 분명하지 않지만,
해당 구조물은 325m 길이에 두 개의 데크가 있으며, 각각
두 개의 25m 스팬 후 3개의 데크가 각각 3개의 25m 스팬으로 구성됩니다. 각 데크에 대한
하나의 기둥/베어링 지지대는 UIC 774-3에 따라 기둥/베어링 시스템의 처짐 특성을 고려하는
제한 스프링으로 표현됩니다. 나머지 모든 기둥/베어링 지지대는 롤러 지지대으로
구조물의 종단 이동을 허용합니다. 구조물에 대한 온도의 영향을 받을 때,
선로/레일의 축 방향 힘/응력은 가변적이며,
이는 이동 가능 및 고정 구조요소 간 상호작용으로 인한 것입니다.
