v각주 상세해석 계산서
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18. V 각주 우각부 및 지점부 상세 해석 (FEM 해석)18. V 각주 우각부 및 지점부 상세 해석 (FEM 해석)18. V 각주 우각부 및 지점부 상세 해석 (FEM 해석)18. V 각주 우각부 및 지점부 상세 해석 (FEM 해석)
일반적으로 V각주 형태의 교량에서 V각주를 이루는 기둥과 주거더는 강결 구조로 되어 있으며 V각주 단
부는 지점으로 거동하므로 응력 분포 상태를 일반 구조 계산으로 파악하기 어렵다. 이러한 응력 집중점
에 대해서 설계상 유의해야 할 점은 국부적이고 고응력 영역을 피하는 구조로 하고 취성파괴에 대한 안
전성을 확보하는 것이다. 또한 활하중에 의한 피로응력이 유발되는 V각주와 거더와의 용접 부위에 대해
서도 안전하도록 해야 한다. 이러한 점에 대처하기 위해 이 부분의 복부판을 주거더와 V각주 부분이 일
체로 거동하도록 만들고 플랜지 또한 응력 흐름에 유리하도록 굴곡시켜 제작한다. 혹은 플랜지를 직선으
로 이어서 제작한 다음 응력 전달에 유리하도록 우각부 부분의 보강판을 별도로 제작하여 용접시킬 수도
있다. 그러나 어떤 방법을 택하던지 과도하게 복부판 두께를 늘리거나 보강재를 너무 많이 사용하게 되
면 구조계를 복잡하게 만들어 제작장 곤란을 초래할 뿐만 아니라 특히 용접 구조에서는 높은 수준의 잔
류 응력을 발생시켜 도리어 취성 파괴의 위험성을 높이게 된다.
따라서 구조를 결정할 때에는 이 부분의 응력 전달 상태나 국부적인 응력 상태를 광탄성 실험과 같은 모
형실험 혹은 유사한 구조에 관한 과거의 시험 해석 결과를 참고로 하여 정확하게 파악하는 것이 중요
한데 본 과업에서는 유한 요소 해석을 통하여 검증하도록 한다.
(1) V각주 우각부 해석 모델(1) V각주 우각부 해석 모델(1) V각주 우각부 해석 모델(1) V각주 우각부 해석 모델
검토 단면
검토 대상 : 보강판 개수에 따른 응력을 검토하여 보강판에 대한 합리적인 설계를 도모
주요 부재 (상하 플랜지, 복부판, 보강재, 격벽)에 대한 주응력 검토
현장 용접 이음부의 피로 응력 검토
[해석 부위 및 검토 대상]
▒ 현재 우각부 부분에서 구조적인 안전성을 확보하기 위하여 설계한 사항은 다음과 같다.
ㆍ 주거더와 V각주가 접하는 우각부에서는 복부를 별도로 계획하였다. 주거더의 하면 플랜지와 복부가
상하로 접합되는 부분은 제작상 세심함을 요구한다.
ㆍ 주거더의 하면 플랜지와 V각주의 플랜지와 만나는 부분은 원활한 응력 전달을 위하여 곡선 R=11 m
및 R=0.54 m 절곡시킨 보강판을 양 복부 부분과 플랜지 가운데 부분 도합 3개를 설치하였다.
ㆍ 절곡 시킨 보강판에는 외곽으로 마감판을 대어 미관을 향상 시켰다. (이 마감판은 구조부재가 아님)
ㆍ 주거더의 종방향 보강재와 V각주의 종방향 보강재를 동일한 위치에 배치하여 응력 전달이 원활하도
록 하였다.
ㆍ V각주의 도심 연장선 상에 있는 주거더의 단면에서는 충복식 격벽을 설치하여 플랜지와 복부의 좌굴
을 방지하도록 하였다.
(2) V각주 우각부 모델 형상(2) V각주 우각부 모델 형상(2) V각주 우각부 모델 형상(2) V각주 우각부 모델 형상
▒ 사용 프로그램 : LUSAS Ver 13.3
▒ 사용 요소 : 쉘 요소 (4절점), 프레임 요소
크로스 빔 프레임 요소
주거더 쉘 요소
V각주 쉘 요소
V각주 프레임 요소
[해석 모델의 전체 메쉬 형상]
[해석 모델의 박스 내부 메쉬 형상]
[해석 모델의 보강재 메쉬 형상]
Z fixed
RX fixed
RZ fixed
[모델의 경계 조건] Fixed
All
X
Y
Z
(3) V각주 우각부 작용력 산출(3) V각주 우각부 작용력 산출(3) V각주 우각부 작용력 산출(3) V각주 우각부 작용력 산출
PY
PX MZ
MZ PX
PY
ㆍ 프레임 해석에서 구한 단면력을 하중 별로 각각 양 단부에 작용 시킨다.
ㆍ 박스 자중을 고려한다.
ㆍ 모델링 된 부위에 작용하는 상부 슬래브 자중과 풍하중을 각각 주거더의 상부 플랜지와 복부에 작용
시킨다.
① Girder 왼쪽 (Ele. 7의 가운데점 2/4 fracton point)
(단위 : tonf, tonf·m)
② Girder 오른쪽 (Ele. 12의 1/4 fracton point)
(단위 : tonf, tonf·m)
PX PY PZ T MY MZ 비 고
박스 자중 0.030 32.804 0.225 2.175 -0.946 -144.761
슬래브 자중 0.090 75.502 0.613 10.043 -2.600 -248.228
2차 고정하중 -0.082 29.561 -0.503 -9.896 3.976 -81.679
활하중(Max) 1.474 64.590 1.919 72.224 22.169 630.864
활하중(Min) -1.423 -18.965 -1.063 -60.414 -27.320 -689.716
풍하중(Max) 0.942 1.181 9.143 11.403 57.868 2.754
풍하중(Min) -0.947 -1.172 -8.777 -11.371 -57.468 -2.769
PX PY PZ T MY MZ 비 고
박스 자중 160.761 -16.509 0.051 -1.089 -0.075 -59.614
슬래브 자중 308.996 -36.560 0.142 -5.575 0.068 -118.311
2차 고정하중 121.761 -15.082 -0.589 5.623 -0.411 -48.304
활하중(Max) 194.325 28.401 4.381 54.758 38.190 315.935
활하중(Min) -41.350 -52.910 -3.676 -62.396 -37.848 -346.153
풍하중(Max) 23.086 0.674 4.117 2.002 49.353 2.468
풍하중(Min) -22.959 -0.674 -5.253 -2.010 -49.260 -2.453
X
YZ
③ 상부 슬래브의 자중 및 풍하중
상부 슬래브 : 1.516 tonf/m²
풍하중 : 0.35 tonf/m²
④ Load Case
ㆍ Load Case 1 : 고정 하중 + 2차 고정하중 + 활하중 (DB,DL)
ㆍ Load Case 2 : 고정 하중 + 2차 고정하중 + 활하중 (DB,DL) + 풍하중
Load Case 2에서는 허용응력 할증 계수 1.25를 고려한다.
(4) V각주 우각부 보강판 응력 검토(4) V각주 우각부 보강판 응력 검토(4) V각주 우각부 보강판 응력 검토(4) V각주 우각부 보강판 응력 검토
응력 전달을 원활히 하기 위하여 보강판을 설치하는 것이 효과적인데 보강판의 개수에 따라 응력
의 크기를 검토하여 경제적이고 합리적인 설계가 되는 보강판의 개수를 결정한다.
이 때 Load Case는 고정하중+활하중에 의한 것으로만 고려하고 응력검토는 주압축응력(S3)로 한다
[보강판 2개 일 때의 우각부 및 예각부 보강판 응력]
Min -0.1086E+05 at Node 96881
Max -1111. at Node 94695
-10355.7
-9137.37
-8528.21
-9746.53
-7309.9
-6700.74
-5482.42
-6091.58
-7919.05
-4264.11
-3654.95
-2436.63
-3045.79
-1218.32
CONTOURS OF S3
Combination 5
TOP STRESS
-1827.47
-4873.26
Min -0.1701E+05 at Node 76196
Max -6412. at Node 2337
-16566.1
-15240.8
-14578.2
-15903.4
-13252.9
-12590.2
-11264.9
-11927.6
-13915.5
-9939.66
-9277.01
-7951.72
-8614.37
-6626.44
CONTOURS OF S3
Combination 5
TOP STRESS
-7289.08
-10602.3
[보강판 3개 일 때의 우각부 및 예각부 보강판 응력]
Min -0.1676E+05 at Node 76196
Max -3767. at Node 90330
-16242.3
-14618
-13805.9
-15430.2
-12181.7
-11369.6
-9745.37
-10557.5
-12993.8
-8121.14
-7309.02
-5684.8
-6496.91
-4060.57
CONTOURS OF S3
Combination 5
TOP STRESS
-4872.68
-8933.25
Min -0.1081E+05 at Node 96881
Max -671.1 at Node 95492
-10777.1
-9509.19
-8875.24
-10143.1
-7607.35
-6973.4
-5705.51
-6339.46
-8241.3
-4437.62
-3803.68
-2535.78
-3169.73
-1267.89
CONTOURS OF S3
Combination 5
TOP STRESS
-1901.84
-5071.57
[보강판 5개 일 때의 우각부 및 예각부 보강판 응력]
Combination 5
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-640.312
-1280.62
-1920.94
-2561.25
-3201.56
-3841.87
-4482.18
-5122.49
-5762.81
-6403.12
-7043.43
-7683.74
-8324.05
-8964.37
-9604.68
-10245
Max -492.3 at Node 97197
Min -0.1074E+05 at Node 96881
Min -0.1594E+05 at Node 76196
Max -3535. at Node 90330
-15502.3
-13952.1
-13177
-14727.2
-11626.7
-10851.6
-9301.38
-10076.5
-12401.8
-7751.15
-6976.04
-5425.81
-6200.92
-3875.58
CONTOURS OF S3
Combination 5
TOP STRESS
-4650.69
-8526.27
[보강판 7개 일 때의 우각부 및 예각부 보강판 응력]
Min -0.1565E+05 at Node 76196
Max -2543. at Node 91186
-15562.3
-14743.3
-13924.2
-13105.1
-12286.1
-11467
-10647.9
-9828.84
-9009.77
-8190.7
-7371.63
-6552.56
-5733.49
-4914.42
-4095.35
-3276.28
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 5
Min -0.1072E+05 at Node 96881
Max -359.9 at Node 97197
-10356.8
-9062.24
-8414.94
-9709.54
-7120.33
-6473.03
-5178.42
-5825.73
-7767.63
-3883.82
-3236.51
-1941.91
-2589.21
-647.303
CONTOURS OF S3
Combination 5
TOP STRESS
-1294.61
-4531.12
▒ 보강판 개수에 따른 응력 집계
(단위 : kgf/cm²)
이상의 결과에서 알 수 있듯이 보강판의 개수가 많을 수록 보강판에 발생하는 압축 응력의 크기도
감소함을 알 수 있다. 응력에 대한 안전성으로만 본다면 보강판을 종방향 보강재와 같은 간격으로
7개로 배치하는 것이 가장 유리하나 이럴 경우 제작이 곤란하고 또한 보강판 2개 만으로도 충분히
허용 응력치를 만족시키므로 시공성을 고려하여 현 설계에서는 보강판을 3개만 배치하도록 한다.
채 택 안 설계안
응 력 검 토 보강판 2개
우각부 보강판 1701
1081 1074
보강판 7개 비 고
1565 압축 응력1676 1594
보강판 3개 보강판 5개
1072 압축 응력
허 용 응 력 1900 1900 1900 1900 SM490
예각부 보강판 1086
(5) V각주 우각부 주요 부재 응력 검토(5) V각주 우각부 주요 부재 응력 검토(5) V각주 우각부 주요 부재 응력 검토(5) V각주 우각부 주요 부재 응력 검토
▒ 주거더 상면 플랜지 (주인장 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 5
BOTTOM STRESS
CONTOURS OF S1
13588.3
12682.4
11776.5
10870.6
9964.75
9058.87
8152.98
7247.09
6341.21
5435.32
4529.43
3623.55
2717.66
1811.77
905.887
0
Max 0.1487E+05 at Node 6803
Min 374.4 at Node 68921
Min 349.2 at Node 68921
Max 0.1441E+05 at Node 68643
0
878.721
1757.44
2636.16
3514.89
4393.61
5272.33
6151.05
7029.77
7908.49
8787.21
9665.93
10544.7
11423.4
12302.1
13180.8
CONTOURS OF S1
BOTTOM STRESS
Combination 6
▒ 주거더 하면 플랜지 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
-4690.85
-1340.24
TOP STRESS
Combination 5
CONTOURS OF S3
-670.121
-2680.48
-2010.36
-3350.61
-4020.73
-8041.45
-6031.09
-5360.97
-6701.21
-7371.33
-10051.8
-8711.57
-9381.69
-10721.9
Max -0.1590E-02 at Node 91764
Min -0.1072E+05 at Node 90897
Min -0.1117E+05 at Node 90897
Max -0.1271 at Node 48003
-11165.5
-10467.7
-9769.81
-9071.97
-8374.12
-7676.28
-6978.44
-6280.59
-5582.75
-4884.91
-4187.06
-3489.22
-2791.37
-2093.53
-1395.69
-697.844
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
▒ 주거더 복부판 (주인장 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Min 0.2009E-03 at Node 72910
Max 0.1486E+05 at Node 68648
0
1856.99
2785.49
928.497
4642.48
5570.98
7427.97
6499.48
3713.99
9284.97
10213.5
12070.5
11142
13927.5
CONTOURS OF S1
Combination 5
TOP STRESS
12999
8356.47
Min 0.1984E-03 at Node 95314
Max 0.1454E+05 at Node 68648
0
908.739
1817.48
2726.22
3634.95
4543.69
5452.43
6361.17
7269.91
8178.65
9087.39
9996.12
10904.9
11813.6
12722.3
13631.1
CONTOURS OF S1
TOP STRESS
Combination 6
▒ 주거더 복부판 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-955.93
-1911.86
-2867.79
-3823.72
-4779.65
-5735.58
-6691.51
-7647.44
-8603.37
-9559.3
-10515.2
-11471.2
-12427.1
-13383
-14338.9
-15294.9
Max -0.3297E-07 at Node 69982
Min -0.1529E+05 at Node 75606
Min -0.1463E+05 at Node 75606
Max -0.2967E-06 at Node 72099
-14629.6
-13715.3
-12800.9
-11886.6
-10972.2
-10057.9
-9143.51
-8229.16
-7314.81
-6400.45
-5486.1
-4571.75
-3657.4
-2743.05
-1828.7
-914.351
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 5
▒ 주거더 격벽 (주인장 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Min 0.4399E-04 at Node 60943
Max 9453. at Node 63241
0
590.785
1181.57
1772.36
2363.14
2953.93
3544.71
4135.5
4726.28
5317.07
5907.85
6498.64
7089.42
7680.21
8270.99
8861.78
CONTOURS OF S1
TOP STRESS
Combination 5
Min 0.6037E-04 at Node 60943
Max 9241. at Node 63241
0
577.588
1155.18
1732.76
2310.35
2887.94
3465.53
4043.11
4620.7
5198.29
5775.88
6353.46
6931.05
7508.64
8086.23
8663.81
CONTOURS OF S1
TOP STRESS
Combination 6
▒ 주거더 격벽 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-882.833
-1765.67
-2648.5
-3531.33
-4414.17
-5297
-6179.83
-7062.67
-7945.5
-8828.33
-9711.17
-10594
-11476.8
-12359.7
-13242.5
-14125.3
Max -0.1120E-04 at Node 72098
Min -0.1413E+05 at Node 64916
Min -0.1423E+05 at Node 64916
Max -0.1997E-04 at Node 72120
-14231.4
-13341.9
-12452.4
-11563
-10673.5
-9784.05
-8894.59
-8005.14
-7115.68
-6226.22
-5336.76
-4447.3
-3557.84
-2668.38
-1778.92
-889.459
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 5
▒ 주거더 보강재 (주인장 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Min -0.7842E-01 at Node 49126
Max 0.1296E+05 at Node 56102
0
810.131
1620.26
2430.39
3240.52
4050.65
4860.78
5670.91
6481.05
7291.18
8101.31
8911.44
9721.57
10531.7
11341.8
12152
CONT OURS OF S1
TOP ST RESS
Combination 5
Min -0.2951E-01 at Node 50836
Max 0.1308E+05 at Node 56102
0
817.264
1634.53
2451.79
3269.06
4086.32
4903.58
5720.85
6538.11
7355.38
8172.64
8989.9
9807.17
10624.4
11441.7
12259
CONTOURS OF S1
TOP STRESS
Combination 6
▒ 주거더 보강재 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-704.733
-1409.47
-2114.2
-2818.93
-3523.67
-4228.4
-4933.13
-5637.87
-6342.6
-7047.33
-7752.07
-8456.8
-9161.54
-9866.27
-10571
-11275.7
Max -0.7472E-06 at Node 58278
Min -0.1128E+05 at Node 58607
Min -0.1080E+05 at Node 58607
Max -0.6235E-04 at Node 58278
-10799.4
-10124.4
-9449.46
-8774.5
-8099.54
-7424.58
-6749.62
-6074.65
-5399.69
-4724.73
-4049.77
-3374.81
-2699.85
-2024.88
-1349.92
-674.962
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 5
▒ V각주 상면 플랜지 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 5
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-750.862
-901.035
-1051.21
-1201.38
-1351.55
-1501.72
-1651.9
-1802.07
-1952.24
-2102.41
-2252.59
-2402.76
-2552.93
-2703.1
-2853.28
-3003.45
Max -729.2 at Node 83613
Min -3132. at Node 83575
Min -3760. at Node 83299
Max -790.1 at Node 59987
-3712.8
-3527.16
-3341.52
-3155.88
-2970.24
-2784.6
-2598.96
-2413.32
-2227.68
-2042.04
-1856.4
-1670.76
-1485.12
-1299.48
-1113.84
-928.2
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
▒ V각주 하면 플랜지 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 5
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-1798.79
-2248.49
-2698.19
-3147.89
-3597.59
-4047.28
-4496.98
-4946.68
-5396.38
-5846.08
-6295.77
-6745.47
-7195.17
-7644.87
-8094.57
-8544.27
Max -1601. at Node 83595
Min -8796. at Node 17403
Min -9060. at Node 17403
Max -1472. at Node 83595
-9010.58
-8536.33
-8062.09
-7587.85
-7113.61
-6639.37
-6165.13
-5690.89
-5216.65
-4742.41
-4268.17
-3793.93
-3319.69
-2845.44
-2371.2
-1896.96
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
▒ V각주 복부판 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 5
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-1778.79
-2223.48
-2668.18
-3112.88
-3557.57
-4002.27
-4446.97
-4891.66
-5336.36
-5781.06
-6225.75
-6670.45
-7115.15
-7559.84
-8004.54
-8449.24
Max -1733. at Node 82561
Min -8849. at Node 75070
Min -9139. at Node 75070
Max -1565. at Node 59377
-8994.62
-8521.22
-8047.82
-7574.42
-7101.01
-6627.61
-6154.21
-5680.81
-5207.41
-4734.01
-4260.61
-3787.21
-3313.81
-2840.41
-2367
-1893.6
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
▒ V각주 격벽 (주인장 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 5
TOP STRESS
CONTOURS OF S1
1879.17
1753.89
1628.61
1503.33
1378.06
1252.78
1127.5
1002.22
876.945
751.667
626.389
501.111
375.833
250.556
125.278
0
Max 2004. at Node 4250
Min -0.2105E-04 at Node 83851
Min 0.4089E-04 at Node 83843
Max 2182. at Node 80404
0
136.363
272.726
409.089
545.451
681.814
818.177
954.54
1090.9
1227.27
1363.63
1499.99
1636.35
1772.72
1909.08
2045.44
CONTOURS OF S1
TOP STRESS
Combination 6
▒ V각주 보강재 (주압축 응력)
[Load Case 1]
[Load Case 2]
Combination 5
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-430.995
-861.99
-1292.98
-1723.98
-2154.97
-2585.97
-3016.96
-3447.96
-3878.95
-4309.95
-4740.94
-5171.94
-5602.93
-6033.93
-6464.92
-6895.92
Max -0.7326E-04 at Node 80986
Min -6896. at Node 81622
Min -6863. at Node 81622
Max -0.8695E-04 at Node 80986
-6862.77
-6433.84
-6004.92
-5576
-5147.08
-4718.15
-4289.23
-3860.31
-3431.38
-3002.46
-2573.54
-2144.61
-1715.69
-1286.77
-857.846
-428.923
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
▒ 주요 부재별 주응력도 집계 결과
* 주응력은 + 가 인장응력, -가 압축응력임.
** LoadCase 2는 풍하중이 고려된 것으로 허용응력 할증계수 1.25를 고려하여 주응력을 1.25로 나눈 값임.
(6) V각주 현장 용접 이음부 피로 응력 검토(6) V각주 현장 용접 이음부 피로 응력 검토(6) V각주 현장 용접 이음부 피로 응력 검토(6) V각주 현장 용접 이음부 피로 응력 검토
① V각주 용접 이음부의 주응력 분포도
현장 용접 이음을 하는 부위에서 주응력이 용접 방향으로 압축이 발생하고 용접 선 수직방향으로
인장응력이 발생함을 알 수 있다. 피로응력의 검토는 용접 선 방향으로 발생하는 압축응력이 용접
부위에 전단으로 작용하므로 전단응력에 의한 피로 응력 검토(용접범주 F)를 수행하고 인장 응력
에 의한 검토도 (용접범주 B') 병행한다.
-690 -541
V
각
주
하면 플랜지 SM490 1900 26 -1072 -894
복 부 판
보 강 재 SM490 1900 14
20 -885 -731
격 벽 SM400 1400 24 200 175
복 부 판
주
거
더
LoadCase 2 **
1153
1163
1487
1486
-1463
-1423
-1080
부 재
-1223SM490 1900 20
LoadCase 1
129614
강 종(mm)
24
부 재 두 께허용 응력
(kg/cm²)
주 응 력 (kg/cm²) *
-1130
30 -313 -301
20
-880 -725
1046
-902
30
상면 플랜지 SM490 1900
하면 플랜지 SM490 1900
SM490 1900
SM490
SM490
1900
1900
보 강 재 SM490 1900
상면 플랜지
격 벽
현장용접이음 부분
푸른색 : 압축붉은색 : 인장
② V각주 용접 이음부의 전단 피로응력 검토
▒ 활하중 최대일 때 (고정하중과 같은 방향의 하중 재하) - 전단응력
▒ 활하중 최소일 때 (고정하중과 반대 방향의 하중 재하) - 전단응력
Combination 5
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-2148.03
-2577.64
-3007.25
-3436.85
-3866.46
-4296.07
-4725.67
-5155.28
-5584.88
-6014.49
-6444.1
-6873.7
-7303.31
-7732.92
-8162.52
-8592.13
Max -1975. at Node 76930
Min -8849. at Node 75070
A B
Min -7205. at Node 83299
Max -232.9 at Node 83370
-6971.99
-6536.24
-6100.49
-5664.74
-5228.99
-4793.24
-4357.49
-3921.74
-3485.99
-3050.25
-2614.5
-2178.75
-1743
-1307.25
-871.499
-435.749
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 5
A B
용접범주 F에 의한 다재하경로구조의 허용피로응력 범위는 630 kg/cm² 이다. (도로설계기준 p.66)
(200 만회 기준)
주어진 검토 단면에 발생하는 전단응력의 크기를 위치별로 plotting해서 변동폭이 가장 큰 부위와
그 폭을 구한다.
상기의 그래프에서 알 수 있듯이 좌측 점에서 가장 큰 응력 변동폭을 겪고 있으며 그 크기는
최대값이 682 kg/cm² , 최소값이 238 kg/cm² 이다. 응력 변동폭인 최대값과 최소값의 차이는
682 - 238 = 444 kg/cm² < 630 × 0.9 = 567 kg/cm² O.K
으로 시방 규정에 의한 값보다 작으므로 안전하다고 할 수 있다. (여기서 0.9는 현장용접이음임을
감안해 허용치를 감소시키는 계수임)
응력변동폭 (전단응력)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4
Distance (m : A-B)
Stress (kg/cm²)
Max
Min
③ V각주 용접 이음부의 인장 피로응력 검토
▒ 활하중 최대일 때 (고정하중과 같은 방향의 하중 재하) - 인장응력
▒ 활하중 최소일 때 (고정하중과 반대 방향의 하중 재하) - 인장응력
Min 0.8413E-04 at Node 83329
Max 1900. at Node 94731
0
118.725
237.449
356.174
474.899
593.624
712.348
831.073
949.798
1068.52
1187.25
1305.97
1424.7
1543.42
1662.15
1780.87
CONTOURS OF S1
TOP STRESS
Combination 5
Min 0.1222E-04 at Node 3942
Max 1561. at Node 81069
0
97.568
195.136
292.704
390.272
487.84
585.408
682.976
780.544
878.112
975.68
1073.25
1170.82
1268.38
1365.95
1463.52
CONT OURS OF S1
TOP ST RESS
Combination 5
A B
A B
용접범주 B'에 의한 다재하경로구조의 허용피로응력 범위는 1010 kg/cm² 이다. (도설기 p.66)
(200 만회 기준)
주어진 검토 단면에 발생하는 전단응력의 크기를 위치별로 plotting해서 변동폭이 가장 큰 부위와
그 폭을 구한다.
상기의 그래프에서 알 수 있듯이 좌측 점에서 가장 큰 응력 변동폭을 겪고 있으며 그 크기는
최대값이 77 kg/cm² , 최소값이 0.5 kg/cm² 이다. 응력 변동폭인 최대값과 최소값의 차이는
77 - 1 = 76 kg/cm² < 1010 × 0.9 = 909 kg/cm² O.K
으로 시방 규정에 의한 값보다 작으므로 안전하다고 할 수 있다. (여기서 0.9는 현장용접이음임을
감안해 허용치를 감소시키는 계수임)
전반적으로 압축력을 받는 기둥과 같은 부재로 거동하기 때문에 인장응력에 의한 응력 자체가 적은
값을 가지므로 피로에 대해서 그렇게 큰 응력 변동폭을 보이지 않음을 알 수 있다.
응력변동폭 (인장응력)
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4
Distance (m : A-B)
Stress (kg/cm²)
Max
Min
(7) V각주 지점부 해석 모델(7) V각주 지점부 해석 모델(7) V각주 지점부 해석 모델(7) V각주 지점부 해석 모델
검토 단면
검토 대상 : 주요 부재 (상하 플랜지, 복부판, 보강재, 격벽)에 대한 주응력 검토
[해석 부위 및 검토 대상]
▒ 현재 지점부 부분에서 구조적인 안전성을 확보하기 위하여 설계한 사항은 다음과 같다.
ㆍ 지점부 박스단면과 V각주 박스 단면의 접합 부분에 격벽과 수직보강재를 설치하였다.
ㆍ 지점부 가운데 부분에 격벽과 수직보강재를 설치하였다.
ㆍ 지점부 박스 단면의 1/4 지점에도 격벽을 설치하였다.
ㆍ 웨브에 설치되는 종방향 수평 보강재를 3개로 하였다.
ㆍ 상하플랜지에 설치되는 종방향 수직 보강재를 주거더와 같은 선상에 있도록 5개를 설치 하였다.
(8) V각주 지점부 해석 모델 형상(8) V각주 지점부 해석 모델 형상(8) V각주 지점부 해석 모델 형상(8) V각주 지점부 해석 모델 형상
▒ 사용 프로그램 : LUSAS Ver 13.3
▒ 사용 요소 : 쉘 요소 (4절점)
모델링은 좌우 대칭인 관계로 좌측 부분만 모델링 한다.
[해석 모델의 전체 메쉬 형상]
[해석 모델의 박스 내부 메쉬 형상]
X fixed
RY fixed
RZ fixed
Z fixed
[모델의 경계 조건]
X
YZ
(9) V각주 지점부 작용력 산출(9) V각주 지점부 작용력 산출(9) V각주 지점부 작용력 산출(9) V각주 지점부 작용력 산출
① 하중 재하 위치
PZ
MY
ㆍ 박스 자중을 고려한다.
ㆍ 프레임 해석에서 구한 단면력을 하중 별(고정하중, 활하중, 풍하중)로 V각주 단부에 작용시킨다.
(활하중과 풍하중은 고정하중과 같은 방향으로 작용하는 하중 성분만 고려한다.)
▒ V각주 좌측 (Ele. 335의 I-node)
(단위 : tonf, tonf·m)
② Load Case
ㆍ Load Case 1 : 고정 하중 + 2차 고정하중 + 활하중 (DB,DL)
ㆍ Load Case 2 : 고정 하중 + 2차 고정하중 + 활하중 (DB,DL) + 풍하중
Load Case 2에서는 허용응력 할증 계수 1.25를 고려한다.
3.993 0.000 6.534풍 하 중 -0.454 46.140 0.000
34.788 -63.727 13.519활 하 중 -210.472 4.371 20.686
0.000 -28.951 0.0002차 고정하중 -134.054 0.000 2.102
0.000 -97.868 0.000슬래브 자중 -360.925 0.000 2.392
0.000 -54.866 0.000박스 자중 -185.803 0.000 1.920
T MY MZ 비 고PX PY PZ
PX
X
YZ
(10) V각주 지점부 주요 부재별 응력 검토(10) V각주 지점부 주요 부재별 응력 검토(10) V각주 지점부 주요 부재별 응력 검토(10) V각주 지점부 주요 부재별 응력 검토
▒ 지점부 상면 플랜지 (주압축응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Min -7858. at Node 11507
Max -3.078 at Node 6011
-7854.89
-6873.02
-6382.09
-7363.96
-5400.23
-4909.3
-3927.44
-4418.37
-5891.16
-2945.58
-2454.65
-1472.79
-1963.72
-490.93
CONTOURS OF S3
Combination 6
TOP STRESS
-981.861
-3436.51
Min -9542. at Node 11507
Max -0.6235 at Node 604
-9541.44
-8945.1
-8348.76
-7752.42
-7156.08
-6559.74
-5963.4
-5367.06
-4770.72
-4174.38
-3578.04
-2981.7
-2385.36
-1789.02
-1192.68
-596.34
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 7
▒ 지점부 하면 플랜지 (주압축응력)
(전체 거동에 의해서는 주인장응력이 발생하지만 국부적으로 격벽과 수직재와의 연결부에 주압축
응력이 발생하며 그 크기는 주인장 응력보다 크다.)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-406.308
-812.615
-1218.92
-1625.23
-2031.54
-2437.85
-2844.15
-3250.46
-3656.77
-4063.08
-4469.38
-4875.69
-5282
-5688.31
-6094.61
-6500.92
Max -2.657 at Node 6048
Min -6504. at Node 3268
Min -7326. at Node 3268
Max -2.453 at Node 6048
-7323.57
-6865.85
-6408.13
-5950.4
-5492.68
-5034.96
-4577.23
-4119.51
-3661.79
-3204.06
-2746.34
-2288.62
-1830.89
-1373.17
-915.447
-457.723
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 7
▒ 지점부 복부판 (주압축응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-917.646
-1835.29
-2752.94
-3670.58
-4588.23
-5505.87
-6423.52
-7341.17
-8258.81
-9176.46
-10094.1
-11011.7
-11929.4
-12847
-13764.7
-14682.3
Max -370.5 at Node 5014
Min -0.1505E+05 at Node 5106
Min -0.1341E+05 at Node 5106
Max -179.5 at Node 5014
-13228.3
-12401.6
-11574.8
-10748
-9921.25
-9094.48
-8267.71
-7440.94
-6614.17
-5787.4
-4960.62
-4133.85
-3307.08
-2480.31
-1653.54
-826.771
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 7
▒ 지점부 격벽 (주압축응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Min -0.1652E+05 at Node 3677
Max -0.3177E-27 at Node 7635
-16524.4
-15491.6
-14458.8
-13426
-12393.3
-11360.5
-10327.7
-9294.95
-8262.18
-7229.41
-6196.64
-5163.86
-4131.09
-3098.32
-2065.55
-1032.77
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
Min -0.1537E+05 at Node 3677
Max -0.2960E-27 at Node 7635
-15368.4
-14407.8
-13447.3
-12486.8
-11526.3
-10565.8
-9605.23
-8644.71
-7684.18
-6723.66
-5763.14
-4802.61
-3842.09
-2881.57
-1921.05
-960.523
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 7
▒ 지점부 보강재 (주압축 응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-429.645
-859.29
-1288.93
-1718.58
-2148.22
-2577.87
-3007.51
-3437.16
-3866.8
-4296.45
-4726.09
-5155.74
-5585.38
-6015.03
-6444.67
-6874.32
Max -2.198 at Node 8215
Min -6877. at Node 6009
Min -6491. at Node 6009
Max -2.116 at Node 8416
-6489.11
-6083.54
-5677.97
-5272.4
-4866.83
-4461.26
-4055.69
-3650.12
-3244.55
-2838.98
-2433.42
-2027.85
-1622.28
-1216.71
-811.138
-405.569
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 7
▒ V각주부 상면 플랜지 (주압축응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-712.856
-1425.71
-2138.57
-2851.42
-3564.28
-4277.14
-4989.99
-5702.85
-6415.7
-7128.56
-7841.42
-8554.27
-9267.13
-9979.99
-10692.8
-11405.7
Max -17.85 at Node 41313
Min -0.1142E+05 at Node 28147
Min -0.1349E+05 at Node 11507
Max -20.44 at Node 41313
-13474
-12631.9
-11789.8
-10947.7
-10105.5
-9263.41
-8421.28
-7579.15
-6737.02
-5894.89
-5052.77
-4210.64
-3368.51
-2526.38
-1684.26
-842.128
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 7
▒ V각주부 하면 플랜지 (주압축응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Min -8827. at Node 3489
Max -421.3 at Node 29139
-8405.29
-7354.63
-6829.3
-7879.96
-5778.64
-5253.31
-4202.65
-4727.98
-6303.97
-3151.98
-2626.65
-1575.99
-2101.32
-525.331
CONTOURS OF S3
Combination 7
TOP STRESS
-1050.66
-3677.31
Min -7479. at Node 3489
Max -456.3 at Node 29139
-7461.23
-7022.33
-6583.44
-6144.54
-5705.65
-5266.75
-4827.85
-4388.96
-3950.06
-3511.17
-3072.27
-2633.37
-2194.48
-1755.58
-1316.69
-877.792
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
▒ V각주부 복부판 (주압축응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Min -0.1184E+05 at Node 28147
Max -1795. at Node 3279
-11300.2
-10672.4
-10044.6
-9416.79
-8789.01
-8161.22
-7533.43
-6905.65
-6277.86
-5650.08
-5022.29
-4394.5
-3766.72
-3138.93
-2511.14
-1883.36
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
Min -0.1382E+05 at Node 11507
Max -2521. at Node 3279
-13413.5
-12707.6
-12001.6
-11295.6
-10589.6
-9883.66
-9177.69
-8471.71
-7765.74
-7059.76
-6353.78
-5647.81
-4941.83
-4235.86
-3529.88
-2823.9
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 7
▒ V각주부 격벽 (주인장응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Combination 7
TOP STRESS
CONTOURS OF S1
4769.22
4451.28
4133.33
3815.38
3497.43
3179.48
2861.53
2543.59
2225.64
1907.69
1589.74
1271.79
953.845
635.897
317.948
0
Max 5087. at Node 16199
Min 0.1289E-03 at Node 15860
Combination 6
TOP STRESS
CONTOURS OF S1
4613.83
4306.24
3998.65
3691.06
3383.48
3075.89
2768.3
2460.71
2153.12
1845.53
1537.94
1230.35
922.766
615.177
307.589
0
Max 4921. at Node 16025
Min 0.1852E-03 at Node 15899
▒ V각주부 보강재 (주압축응력)
[LoadCase 1]
[LoadCase 2]
Min -0.1582E+05 at Node 16885
Max -0.3683E-05 at Node 33420
-15822.3
-14833.4
-13844.6
-12855.7
-11866.8
-10877.9
-9888.96
-8900.07
-7911.17
-6922.28
-5933.38
-4944.48
-3955.59
-2966.69
-1977.79
-988.896
CONTOURS OF S3
TOP STRESS
Combination 6
Combination 7
TOP STRESS
CONTOURS OF S3
-985.945
-1971.89
-2957.83
-3943.78
-4929.72
-5915.67
-6901.61
-7887.56
-8873.5
-9859.45
-10845.4
-11831.3
-12817.3
-13803.2
-14789.2
-15775.1
Max -0.4593E-04 at Node 31811
Min -0.1578E+05 at Node 16885
▒ V각주 지점부 주요 부재별 주응력도 집계 결과
* 주응력은 + 가 인장응력, -가 압축응력임.
** LoadCase 2는 풍하중이 고려된 것으로 허용응력 할증계수 1.25를 고려하여 주응력을 1.25로 나눈 값임.
지점부
박스
부 재 강 종허용 응력 부 재 두 께 주 응 력 (kg/cm²) *
(kg/cm²) (mm) LoadCase 1 LoadCase 2 **
상면 플랜지 SM490 1900 20 -785 -764
복 부 판 SM490 1900
격 벽 SM490 1900
하면 플랜지 SM490 1900 30 -650 -586
16 -1505 -1073
-1230
보 강 재 SM490 1900 14 -688 -519
하면 플랜지 SM490
30 -1652
-7501900 16 -706V
각
주
상면 플랜지 SM490 1900 16 -1142 -1079
1900 16 -1184 -1106
격 벽 SM400 1400 10 492 407
복 부 판 SM490
-1582 -1262보 강 재 SM490 1900 14