ZLR/RLR 정의

Bridge> Rail Track Analysis> Define ZLR/RLR Properties…

궤도-구조 상호작용 해석 모델에 ZLR( Zero Longitudinal Resistance) 혹은 RLR (Reduced Longitudinal Resistance)를 고려해야하는 경우 LUSAS 모델러에서 직접 정의할 수 있도록 기능이 개선되었습니다.

ZLR/RLR의 속성을 먼저 정의 합니다.

Zero Longitudinal Resistance

레일의 종방향으로 마찰없이 움직이는 것을 가정합니다. ZLR이 적용된 구간에서 저항이 발생하거나, 열차하중 재하시 레일 체결장치가 일부 종방향 하중에 저항하는 경우 위의 초기값을 수정하여 적용합니다.

Reduced Longitudinal Resistance

궤도-구조 상호작용 모델에 초기 정의된 것에 비해 종방향으로의 저항이 감소된 레일 체결구 또는 도상에 적용합니다.

Use same definition unloaded and loaded interaction properties

이 옵션을 선택하면, Unloaded 및 Loaded 조건에 동일하게 적용할 한 가지 도상 속성(Bilinear Interaction Properties)만 정의합니다. 옵션을 선택하지 않으면, Unloaded, Loaded 조건에 대한 도상의 속성을 각각 정의합니다.

Name

데이터셋 이름을 정의합니다. 여기서 정의한 데이터셋은 Treeview> Utilities 탭의 Rail Track Analysis> ZLR / RLR에서 확인할 수 있습니다.

ZLR/RLR 속성값은 Excel 스프레드시트의 ‘Interaction and Expansion Joint Properties’ 워크시트의 ‘Bilinear Interaction Properties 항목과 동일합니다.

RLR 옵션을 선택하면, 단일 도상으로 구성된 모델의 경우, RTA 모델 구성시 사용된 도상의 속성값이 초기값으로 지정됩니다. 이렇게 하면, 0.5* Val과 같이 수식을 이용하여 값을 수정할 수 있어 정의하기 쉽습니다 (여기서, Val은 대화상자에 표시된 기본값입니다). ’Defaults’ 버튼을 클릭하면 RLR 속성이 원래 스프레드시트에 정의된 도상 특성값으로 다시 입력됩니다. 하지만, 두 가지 이상의 도상으로 구성된 모델의 경우, RLR 옵션을 선택하여도 기본 입력값이 제공되지 않으며, ‘Defaults’ 버튼을 클릭하면 입력항이 지워집니다.

Tip.

모든 ZLR/RLR에 대한 Hardening Stiffness는 일반적으로 수치적인 오류 없이 완전한 소성 항복에 도달할 수 있도록 아주 작은 값을 정의하며, 초기값은 궤도의 단위 m 당 1.0E-6 kN/mm입니다. 이 값을 더 크게 정의 하면, 항복 이후 소성 경화를 가정하게 되므로, Rail Track Analysis에서 부정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

ZLR/RLR 범위 정의

Bridge> Rail Track Analysis> Define ZLR/RLR Regions…

ZLR/RLR 적용 범위는 ZLR/RLR Region 대화창에서 정의합니다.

여기서 정의하는 범위에는 여러 가지 종방향 저항(ZLR 및 RLR)속성이 적용되는 모든 구간이 포함되어 있으며, RTA 모델 구성에 사용된 (Excel 입력 스프레드시트에 정의된) 도상 종저항력에 대한 전체 변경 사항을 정의합니다. 장대레일 축력해석에 ZLR/RLR을 반영하면, 위에서 지정한 구간의 도상 특성을 덮어씁니다.

각 범위를 정의할 때, 해당 범위 내 구간 정의에는 다음의 값을 입력해야 합니다.

Track

현재 ZLR/RLR 구간을 적용할 궤도

Start Position form Left End of Track

좌측 토공구간을 기준으로 현재 ZLR/RLR 구간의 시점 정의

End Position from Left End of Track

좌측 토공구간을 기준으로 현재 ZLR/RLR 구간의 종점 정의

ZLR/RLR Property

현재 구간에 적용할 ZLR/RLR 속성 데이터. 앞에서 ZLR/RLR 속성을 정의할 때 지정한 데이터셋 이름

Name

ZLR/RLR 범위 데이터셋의 이름 지정. ZLR/RLR 범위 데이터는 Treeview> Utilities 탭의 ‘Rail Track Analysis> ZLR/RLR Regions’에서 확인할 수 있습니다.

새로운 ZLR/RLR 구간은 Add 버튼을 클릭하여 추가할 수 있습니다. 새로 추가한 구간을 적용할 궤도(Track)를 리스트에서 선택하고, 구간의 시점 및 종점을 정의합니다. ZLR/RLR 속성 데이터를 리스트에서 선택합니다. 기존에 정의한 구간을 삭제하고자 하는 경우, 표에서 해당 구간에 대한 정보가 있는 행의 셀을 선택하고 Delete 버튼을 클릭합니다.

각 궤도에서 수정된 종방향 저항값이 적용될 구간의 시점 및 종점은 궤도의 좌측 끝단을 기준으로 하며, ZLR/RLR 구간은 모델의 어느 위치에나 적용할 수 있습니다.

ZLR/RLR 속성 입력항에는 앞에서 미리 정의한 ZLR/RLR 속성 데이터 중 해당 범위에 적용할 데이터를 선택합니다. 동일한 궤도에 대해 이미 정의된 구간과 일부 구간이 겹치는 경우, 새로 정의된 ZLR/RLR 구간의 도상 특성이 겹침이 발생한 구간의 도상 특성으로 덮어쓰게 됩니다.

한 모델에서 여러 가지의 ZLR/RLR 범위 데이터를 정의할 수 있습니다. 하지만 이들 ZLR/RLR 범위 데이터는 활성화되기 전까지 궤도-구조물 상호작용 모델의 거동에 영향을 미치지 않으며, 하나의 ZLR/RLR 범위 데이터만 활성화 시켜 모델에 적용할 수 있습니다.

단일 모델 내에서 민감도 분석을 위한 모델이 필요한 경우, 두 개 이상의 범위 데이터를 정의할 수 있습니다. 다음 장에서 ZLR/RLR를 RTA 모델에 적용하는 방법에 대하여 자세히 다룹니다.

ZLR/RLR 데이터 내보내기/불러들이기

ZLR/RLR 속성 데이터와 ZLR/RLR 범위 데이터를 여러 모델에서 공유해야 하는 경우, 모델러 내의 데이터 내보내기/가져오기 도구를 사용하여 정의한 속성을 라이브러리에 지정할 수 있습니다. 라이브러리 내의 데이터 전체 또는 일부를 다른 모델로 전송할 수 있습니다(라이브러리를 통해 전송).

‘ZLR/RLR 구간 정의 대화창’ 이미지는 ZLR/RLR 범위 데이터와 이와 연관된 ZLR 및 RLR 속성 데이터를 다른 축력해석 모델에 적용하기 위해 라이브러리로 내보내는 예시입니다. 그림 54는 라이브러리에서 ZLR/RLR 속성 데이터를 선택하여 해당 모델에 가져오는 예시입니다. 이 모델의 경우 ZLR 및 RLR 속성 데이터만 가져오고 나머지는 가져오지 않습니다.

Tip.

라이브러리에서 ZLR 및 RLR 속성과 ZLR/RLR 범위 데이터를 내보내기 할 때 주의가 필요합니다. RLR 속성은 초기정의된 모델의 궤도-구조물 상호작용 매개변수에 따라 다를 수 있습니다. 마찬가지로 라이브러리의 ZLR/RLR 범위 데이터에 정의된 구역/ 구역의 길이는 라이브러리가 생성된 특정 구조와 연관이 있을 수 있습니다.

이러한 이유로 장대레일 축력해석 모델에서는 ZLR/RLR의 속성 데이터만 대상으로 내보내기/가져오기 기능을 사용해야 합니다. 이 외 다른 속성에 대해 내보내기/가져오기 기능을 사용하면 RTA 해석이 무효화 되고, 해석이 정상적으로 수행되지 않을 수 있습니다.

ZLR/RLR을 고려한 장대레일 축력해석

ZLR/RLR 속성이나 구역의 정의는 Excel 스프레드시트의 입력파일을 통해 장대레일 축력해석 모델을 먼저 생성한 후에 수행되어야 합니다. 빈 모델에서 ZLR/RLR의 속성 혹은 구역을 정의하는 메뉴를 실행하면, 다음과 같은 메시지가 출력됩니다.

장대레일 축력해석 결과에서 기준을 초과하는 축방향 응력이 발생하는 궤도 구간에 응력 완화를 위해 ZLR/RLR 배치를 결정하는 것이 일반적입니다.

ZLR/RLR 속성 또는 구역은 RTA 모델에서 대화창을 통해 정의할 수 있습니다. ZLR/RLR 속성과 구역이 정의되면 모델러에서 ZLR/RLR 구역 데이터를 활성화 상태로 설정해야 합니다. 이는 Treeview> Utilities 탭의 ZLR/RLR Regions에서 마우스 우측을 클릭한 후, “Set Active” 옵션을 선택하여 반영할 수 있습니다. 장대레일 축력해석 모델에서 두 가지 이상의 ZLR/RLR 구역 데이터를 정의할 수 있으나, 오직 하나의 ZLR/RLR 구역 데이터만 활성화 상태로 설정할 수 있습니다.

Tip.

활성화 되어있는 ZLR/RLR 구역 데이터 마우스 우측을 클릭한 뒤, ‘Set Active’ 옵션을 선택하여 활성화를 해제할 수 있습니다. ZLR/RLR 적용 전 모델로 되돌리기 위해 모든 구역 데이터를 비활성화하는 것 역시 가능합니다.

장대레일 축력해석 모듈에서 ZLR/RLR을 고려하는 두 가지 방법이 있습니다.

• 방법 1: 반복 작업

반복적 접근법은 설계기준을 만족시키는 구성을 찾는 더욱 일반적인 접근 방식입니다. 이를

위해 초기 궤도-구조 상호작용 해석을 수행하고 해석 결과를 검토합니다.

1) 특정 영역에서 레일의 과도한 축방향 응력이 발생한 경우

축방향 응력을 완화시킬 수 있는 위치에 ZLR 및/또는 RLR을 추가합니다.

2) 모델을 저장(원본 모델을 유지하기 위해 새로운 이름으로 저장) 하고, ZLR/RLR을 고려한 이후 레일의 축력 변화를 검토합니다.

3) 수정한 모델이 설계기준을 만족시키는지 검토합니다.

– 설계기준을 만족하지 못하면 ZLR 및/또는 RLR의 배열을 수정하고 2)의 과정을 다시 수행합니다.

– 설계기준을 만족하면 반복 작업을 종료합니다.

• 방법 2: 민감도

민감도 접근법은 엔지니어의 공학적 판단과 경험을 기반으로 합니다. 이는 일반적으로 과도한 레일의 축방향 응력을 줄이기 위한 설계기준을 충족하는데 필요한 ZLR/RLR의 레이아웃 유형에 대한 지식이 필요하기 때문입니다. 프로젝트 시작부터 고려해야할 특정 레이아웃이 지정된 경우에도 사용할 수 있습니다. 초기 궤도-구조물 상호작용 해석을 수행하고 결과를 검토합니다.

1) 레일의 과도한 축방향 응력이 발생한 영역은 ZLR/RLR을 설치함으로써 응력 완화를 기대할 수 있는 곳을 의미합니다.

2) 엔지니어의 공학적 판단과 경험에 따라 다양한 ZLR/RLR 구역 데이터를 ‘마스터’ 모델에 정의하되, 해석에 영향을 미치지 않도록 비활성화 상태로 설정합니다. 이 ‘마스터’ 모델을 후속 민감도 모델을 생성하는데 사용하기 위해 저장(종종 원본 모델을 유지하기 위해 다른 이름으로 저장) 합니다.

3) ‘마스터’ 모델의 각 ZLR/RLR 구역에 대해

a. ‘마스터’ 모델을 로드합니다.

b. 적절한 ZLR/RLR 구역 데이터를 활성화 합니다

c. 모델을 새 이름으로 저장하고, 해석 수행 후 결과검토를 통해 ZLR/RLR의 효과를 확인합니다.

d. 설계기준을 만족하는지 확인합니다.

– 설계기준을 만족하지 못하면 ‘마스터’ 모델에서 ZLR/RLR의 다음 배열을 고려하고 3)을 다시 수행합니다.

– 설계기준을 만족하면 i) 현재 설계를 최종본으로 정하고 해석을 종료하거나, ii) 3)으로 돌아가 민감도 해석을
계속하여 다른 ZLR/RLR 구성으로 더 나은 결과를 얻을 수 있는지 확인합니다.