Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
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Free-vibration Characteristics of Two-I-girder Steel Bridges Curved in Plan

소수주형 수평곡선 강교량 상부구조의 자유진동 특성 분석

  • Lee, Kee Sei (School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Korea University) ;
  • Kim, Seungjun (Dept. of Construction Safety and Disaster Prevention Engineering, Daejeon University)
  • 이기세 (고려대학교, 건축사회환경시스템공학부) ;
  • 김승준 (대전대학교, 건설안전방재공학과)
  • Received : 2016.08.01
  • Accepted : 2016.09.01
  • Published : 2016.10.27
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Abstract

In the case of the superstructure which is consist of two I girders and slab, the section can behave as II section, so that the neutral axis with respect to out of plane direction flexure can be regarded as major axis. Therefore in-plane flexural mode might govern the free vibration mode. Meanwhile, horizontally curved girders always experience not only bending moments but also torsional moments although the primary load is usually supposed to be gravitational load. The interaction due to bending and torsional moments make the behavior complicated and torsional mode may govern the free vibration mode. In other words, structure can have different dynamic characteristic due to its initial curvature. In this research, using 3-dimensional sell elements, free-vibration analyses are carried out due to initial curvature. The analysis models are assumed to be composite and non-composite and finally natural frequency and eigen mode are discussed.

두 개의 I형 거더로 이루어진 소수주형 교량의 경우, 합성 후 슬라브와 거더가 하나의 단면으로 인식될 수 있으며, 이에 따라 평면 외방향의 휨에 대한 중립축은 강축으로 간주 될 수 있다. 따라서 자유진동 모드에서는 평면 내의 휨거동이 지배적일 것이라 쉽게 예상할 수 있다. 그러나 곡선 교량은 직선교량과 달리 초기곡률로 인하여 중력하중 하에서도 항시 비틀림 모멘트가 작용한다. 휨과 비틀림의 상호 작용은 거더의 거동을 복잡하게 하며, 때에 따라서는 비틀림 모드가 휨모드보다 지배적으로 작용할 수 있게 된다. 다시 말해, 같은 환경 하에서 곡선교량은 초기 곡률에 따라 동특성이 달라질 수 있게 된다. 현재까지 수평 곡선 거더의 자유진동에 관한 연구는 많이 이루어져 왔으나 합성 거더에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 곡률 중심각의 변화에 따른 모드 변화와 고유 주파수의 변화를 3차원 모델링을 통하여 검증 하였다. 해석 모델은 합성 전후에 대하여 작성 되었으며, 고유 주파수와 진동 모드 변화를 고찰하였다.

Keywords

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