• cable stayed road bridge and viaduct structures
• pile/soil interaction
• seismic analysis

Hyder Consulting은 LUSAS Bridge를 사용하여 포르투갈 리스본의 타구스 강 크로싱에 대한 바스코 다 가마 교량의 시공 체크를 수행했습니다. 18km의 길이로 구성된 이 크로싱은 주요 해양 채널 위에 있는 420m 스팬의 케이블 지지 교량과 일련의 콘크리트 교량 구조물로 이루어져 있습니다. 모든 구조물은 넓은 충적 퇴적물에 의해 지지되며, 강 바닥 수준 60m 깊이의 암반까지 이어지는 파일에 의해 지지됩니다. 리스본은 1774년 지진으로 큰 피해를 입었으므로 크로싱의 모든 부분은 또 다른 격렬한 지진이 발생할 경우 최소한의 구조적 손상을 보장하도록 설계되었습니다.

LUSAS는 기초와 여러 부분의 수퍼스트럭처에 대한 지진 반응을 계산하는 데 사용되었습니다. 접근 교량의 각 섹션 모델을 생성하여 지진 반응 해석을 수행했고, 초기 2D 파일/토양 상호작용 모델이 개발되었습니다. 지진에 의해 유도된 변위가 파일 캡 수준에서 전체 교량 및 교량 구조물에 영향을 미치므로, 파일/토양 상호작용이 핵심적으로 중요합니다.

하부 구조 해석에서 토양 변형은 중요한 고려 요인이었으며, 이로 인해 반복적인 해석 절차가 필요했습니다. 2D 평면 변형 유한 요소를 사용하여 토양을 모델링하고, 전단 변형만 고려되도록 제약 방정식을 적용했습니다. 고유치 해석을 통해 토양 프로파일의 자연 주파수와 모드 형상을 결정했습니다. 이후에는 이상화된 지진 사건이 암반 수준에서 적용되었으며, 가속도/주파수 곡선 입력을 통해 토양 모델에서의 변위를 계산했습니다. 토양 깊이에 대한 변위를 기반으로 하여 하이더는 파일의 각 깊이에서의 힘과 모멘트를 결정하고 원래 설계와의 확인을 수행할 수 있었습니다. 토양 프로파일 모델을 사용하여 하이더는 크로싱의 다른 위치에서도 추가적인 토양 프로파일 해석을 수행했습니다.

케이블 지지 교량과 교량 해석에서는 지진 하중으로 인한 이동 조인트에서의 변위가 확인해야 할 여러 사항 중 하나였습니다. 이러한 구조물을 모델링하기 위해 3D 빔 요소가 사용되었으며, 데크는 3D 쉘로 모델링되었습니다. 조인트 요소가 슬라이딩 및 핀 연결을 모델링하며, 스프링 지지대는 상한 및 하한 파일 강성을 나타냅니다.

비선형 정적 하중 해석을 통해 구조물의 변형 형태 및 강성을 결정하고, 이후 응력으로 강화된 모델에 대해 고유치 해석을 수행하여 자연 주파수와 모드 형상을 결정했습니다. 상한 및 하한 파일 그룹 강성을 사용한 스펙트럼 반응 해석을 통해 하이더 컨설팅이 시공 체크를 완료하는 데 필요한 동적 변위, 가속도, 힘 및 모멘트를 산출했습니다.