KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Effects of Post-Tensioning Tendons and Vehicle Speeds on Dynamic Response of Concrete-Filled Steel Tubular Tied Arch Girder

긴장재 및 차량속도 변화에 따른 콘크리트 충전 타이드 아치형 거더의 동적거동

  • 노화성 (한양대학교 공학대학 건설환경공학과) ;
  • 홍상현 (한양대학교 대학원 건설환경공학과) ;
  • 박경훈 (한국건설기술연구원 기반시설연구본부) ;
  • 이종세 (한양대학교 공학대학 건설환경공학과)
  • Received : 2010.12.09
  • Accepted : 2011.02.25
  • Published : 2011.06.30
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Abstract

The CFTA girder developed is a concrete filled steel tubular system with arched shape and external post-tensioning (PT) tendons which control the initial camber and the bending stress of the girder. In the present study the effects of the PT tendons on the dynamic behavior of the girder subjected to a moving vehicle load are numerically investigated. Various levels for the tendon quantity and the tendon forces are considered, using the existing FE model of the girder. The vehicle considered is a DB-24 truck and is modeled with two tracks-three axles. Equivalent-load pulse time histories are applied to each node to simulate the moving vehicle, depending on the time of arrival and the discretization. The vehicle speeds are varied from 40 km/hr to 100 km/hr with increment of 20 km/hr. The analysis results show that the tendon forces do not produce any influences on the dynamic responses of the girder. However the dymamic deflection of the girder increases when a smaller amount of tendons is used. The Dynamic Amplification Factors (DAF) are evaluated based on the static and dynamic responses. Much lower values of the DAF are obtained, even no tendons applied, than those provided by the design criteria of the AASHTO LRFD and the Korea Highway Standard Specification.

CFTA 거더는 아치형상을 갖는 콘크리트 충전 강관구조이며 초기처짐 및 공용 중 응력제어를 위해 외부긴장재를 배치한 거더 형식이다. 본 연구에서는 차량진행에 따른 거더의 동적거동에 긴장재가 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 유한요소 프로그램을 이용하여 거더 및 긴장재 등을 수치모델링하였으며 긴장재의 양과 긴장력을 다양한 값으로 변화시켰다. 차량하중은 도로교설계기준의 DB-24 하중을 고려하였으며 3축-2트랙으로 모델링하였다. 차량하중은 등가절점하중으로 적용시켰으며 차량하중의 이동은 차량통과 시간 및 절점수를 고려한 각 절점에서의 시간함수로 나타내었다. 차량속도는 40 km/hr에서 100 km/hr까지 20 km/hr씩 증가시켰다. 해석결과 긴장재의 긴장력 변화는 거더의 동적거동에 영향을 주지않았으며 초기처짐에만 영향을 주었다. 긴장재의 양에 따라서는 거더의 동적거동이 다르게 나타났으며 긴장재의 양이 적을수록 동적처짐은 증가하였다. 이를 바탕으로 거더의 동적증폭계수(DAF)를 산출하였으며 긴장재가 없는 경우에도 AASHTO LRFD와 도로교 표준시방서에서 정한 기준값보다 매우 작은 안정적인 거동을 보였다.

Keywords

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