• 가동 교량 및 거더의 설계 및 하중 해석을 위한 3D 및 2D 모델링을 포함하는 사례 프로젝트

플로리다 론타나에 있는 새로운 오션 애비뉴 교량의 작가의 인상  (이미지 출처: www.lantana.org)

미국 컨설턴트 EC Driver는 구조 공학, 중장비, 제어 시스템 및 유압 시스템 분야에서 가동 교량 산업의 전문성으로 국가적으로 인정받고 있습니다. 이는 URS Corporation의 100% 소속 자회사로, LUSAS Bridge 해석 소프트웨어를 사용하여 가동 교량 프로젝트의 해석 및 설계를 지원합니다.신규 설계를 위한 세부 3D 모델을 생성하는 것 외에도 EC Driver는 기존 교량의 주 거더에 대한 2D 프레임 해석 모델을 정기적으로 생성하여 하중 해석에 사용할 모멘트, 전단력 및 반력을 생성합니다.

오션 애비뉴 교량

플로리다 론타나의 새로운 오션 애비뉴 교량은 팜 비치 카운티를 위해 현재 시공 중이며, 1950년에 건설된 이전 교량을 대체합니다. 새로운 교량은 이전 구조물보다 더 넓은 항행 수로와 11피트의 수직 항행 통과 clearance를 제공합니다. 또한 데크는 52피트로 넓어져 보행자 도로와 자전거 도로를 각각의 주행 차선 옆에 포함합니다.

EC Driver는 LUSAS를 사용하여 이중 잎 철도 교량의 프레임을 3D 해석하여 복잡한 구조물의 각 부재에서 힘, 모멘트, 전단력 및 반력을 조사했습니다. 두 개의 가동 교량 잎의 가동 부분은 경량의 Exodermic 데크를 포함하고 있으며, 이는 얇은 경량 콘크리트 슬래브가 구조 강철 그리드에 의해 지탱되고 복합체를 이루고 있습니다. LUSAS는 또한 가동 기둥의 유한 요소 해석을 수행하여 일부 어려운 구조 지지 및 하중 조건을 다루었습니다.

오cean 애비뉴 교량의 모델링

포트 페르디난드 교량

바베이도스의 포트 페르디난드 교량에 대해서도 유사한 모델링 및 해석 작업이 수행되었으며, 이 구조물 역시 Exodermic 데크 시스템을 사용하였습니다. 이 쌍둥이 가동 교량은 마리나 라군과 카리브해를 연결하는 40피트 너비의 수로를 가로지릅니다.

포트 페르디난드 교량의 모델링	잎 올리기
잎 설정	완공 시 모습

5번가 교량, 마이애미

플로리다 마이애미의 원래 80년 된 노스웨스트 5번가 교량은 새로운 저수준 이중스팬 가동 교량으로 대체되었습니다. 새로운 교량의 경우 EC Driver는 교량 계약자를 위해 가동 부분 구조물의 3D 모델링 해석을 수행하였습니다. 이 해석은 시공 중 스틸 부재의 변형을 추정하는 데 사용되었으며, 제안된 시공 방법이 기어가 잘 맞도록 하는 틈새 이상을 초래하지 않도록 검증하는 데 목적이 있었습니다. 이 해석은 또한 가동 잎이 시공 중 지나치게 변형되거나 응력이 발생하지 않도록 조정할 수 있음을 보여주었습니다.

마이애미, 플로리다의 노스웨스트 5번가 교량	텍사스, 사전 제설 구조

하중 해석 

이전에 설명된 일화적 프로젝트 외에도 EC Driver는 LUSAS를 사용하여 기존 교량의 주요 거더에 대한 2D 프레임 해석 모델을 수행하여 하중 해석에 사용할 모멘트, 전단력 및 반력을 생성합니다. 이러한 작업이 진행된 플로리다의 교량 프로젝트는 다음과 같습니다:

SR-80 남부 대로 가동 교량

2012년 8월 현재, EC Driver는 플로리다 교통부를 위해 SR-80 남부 대로 가동 교량의 접근 구간에 대한 점증적으로 발주된 포스트 텐셔닝된 세그먼트 슬래브 구조의 시공 해석을 수행하고 있습니다. 새로운 교량은 1950년에 건설된 기존 구조물의 대체에 해당하며, 여전히 양방향으로 한 차선의 교통을 수용하지만, 자전거와 보행자를 위한 폭을 증가시키고 가동 교량의 항행 통과 높이를 증가시킬 예정입니다.

교량의 상부 구조는 피어 사이에서 72′-0을 걸칠 포스트 텐셔닝 슬래브로 설계되었습니다. 이 설계는 시공 시, 세그먼트가 피어 또는 받침대에 직접 지지되는 것이 아니라 수직 도로 곡선 도입을 용이하게 하기 위해 강철 발주 빔에 의해 지지되도록 되어 있습니다. 따라서 발주 방법은 효과적으로 점증적인 발주와 스팬 간 시공의 하이브리드가 됩니다. 이 프로세스를 모델링하기 위해 LUSAS에서 제안된 발주 절차의 모든 측면을 모델링하기 위한 세부 단계 시공 모델이 생성되었습니다. 임시 받침대는 스프링으로 모델링되었습니다.

덱 세그먼트와 발주 빔의 등각 투영
다양한 발주 단계와 기둥 및 임시 받침대 위치를 표시한 시공 모델링

LUSAS는 또한 이 프로젝트에서 가동 잎의 주요 거더를 분석하여 이러한 부재 설계에 사용되는 힘과 변형을 생성할 예정입니다. 받침대 및 카운터웨이트 부착 지점 주위의 응력 크기와 분포와 관련하여 여러 주의가 필요합니다. LUSAS를 사용하여 플랜지, 발판, 보강재 및 특히 그 종단 점의 설계를 검토하여 응력 집중을 방지할 수 있습니다.

롤 지지의 기하학적 모델	롤 지지 모델에서의 중간 플레이트 응력(평균)