유한요소해석프로그램을 이용한 분석의 예

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유한요소해석프로그램을 이용한 분석의 예

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[1] 아래 은 2차원 Truss-stiffed beam 구조물로서, 기존 교량의 임시 보강을 위한 공법으로 흔히 사용된다. 일반적으로 beam element AB, BC, CD는 축방향으로 rigid하며, truss element BE & CF도 축방향으로 rigid하게 설계함으로써 보강효과를 증가시킨다. 여기서 기존교량의 deflection 에 의한 slope 가 연속성으로 갖기 위하여 에서 보이는 바와 같이 Joint B와 E에서 truss element BE, CF, BF, CE는 hinge connection을 형성한다.
ⅰ) 보강재가 연결되지 않은 기존교량에서 deck의 최대응력 이 강재(steel SM520)의 허용응력(=210Mpa)의 1.5배에 도달하였을 때의 단면(&)을 결정하시오. 여기서 E=210,000MPa, =50kN/m, =2.0m로 가정한다.
sol)
부재 : Steel SM520
탄성계수 : 210,000MPa
이번 프로젝트의 목표는 기존교량의 보강효과에 대해 아래의 식을 이용하여 분석하는 것이다.
좀더 목표에 부합하는 결과를 내기 위해 10가지 경우에 대해 분석한다.
beam부재의 단면 2종류, truss부재의 단면 5종류를 이용한다.
Beam의 부재 형상을 2종류로 정하였고, 두 부재 모두 휨에 대한 저항을 크게 하기 위하여 단면적 대비 2차모멘트의 값이 큰 BOX형 단면과 H-Beam형 단면을 선정하였다.
BOX형 단면
H-Beam형 단면
A = 53,272
I = 4,290,330,000
A = 125,600
I = 4,009,947,000
허용응력(=210Mpa)의 1.5배인 315Mpa에 근접한 모습
BOX형 단면
H-Beam형 단면
Solid Rectangle형
단면
ⅱ) 유한요소해석 프로그램을 이용하여, 보강재가 연결되지 않은 기존교량의 수직변위와 모멘트 분포를 구하시오.

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