• 제목/요약/키워드: Arch ratio

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Arch-to-beam rigidity analysis for V-shaped rigid frame composite arch bridges

  • Gou, Hongye;Pu, Qianhui;Zhou, Yang;Hong, Yu
    • Steel and Composite Structures
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    • 제19권2호
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    • pp.405-416
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    • 2015
  • We proposed the concept of nominal rigidity of a long-span V-shaped rigid frame composite arch bridge, analyzed the effects of structural parameters on nominal rigidity, and derived a theoretical nominal rigidity equation. In addition, we discussed the selection of the arch-to-beam rigidity ratio and its effect on the distribution of internal forces, and analyzed the influence of the ratio on the internal forces. We determined the delimitation value between rigid arch-flexible beam and flexible arch-rigid beam. We summarized the nominal rigidity and arch to beam rigidity ratios of existing bridges. The results show that (1) rigid arch-flexible beam and flexible arch-rigid beam can be defined by the arch-to-beam rigidity ratio; (2) nominal rigidities have no obvious differences among the continuous rigid frame composite arch bridge, V-shaped rigid frame bridge, and arch bridge, which shows that nominal rigidity can reflect the global stiffness of a structure.

아치구조와 기둥간의 고유진동수비에 따른 아치구조물의 동적응답특성 (Dynamic Response of Arch Structure according to Natural Frequency Ratio between Arch and Columns)

  • 석근영;강주원
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.65-72
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    • 2013
  • Long span arch structure is composed of arch as relatively flexible structure and column as relatively rigid structure. In this study, the characteristic of dynamic response is analyzed according to the natural frequency ratio between arch and columns. The result of analysis for arch as relatively vertical vibration mode is dominant, the influence of columns mainly appears at relatively high frequency band according to increase of 1st mode frequency in column. However, the dynamic characteristic of arch structure is expected to vary with not only frequency ratio but interaction between vibration modes of arch and columns.

Study on design parameters of leaning-type arch bridges

  • Li, Ying;Xiao, Ru-Cheng;Sun, Bin
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제64권2호
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    • pp.225-232
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    • 2017
  • Leaning-type arch bridge is a new spatial structural system composed of two vertical arches and two leaning arches. So far there has been no contrast analysis of leaning type arch bridge with different systems. This paper focus on a parametric study of leaning type arch bridge with different systems to find the influential rules on structural forces and stability and to provide some reference for practical designs. The parametric analysis is conducted with different rise-to-span ratios and bending rigidities of arch ribs by comparing internal forces. The internal forces decline obviously with the increase of the rise-to-span ratio. The bending moments at the centers of the main arches and the leaning arches are sensitive to the bending rigidities of arch ribs. Parametric studies are also carried out with different structural systems and leaning angles of the leaning arch by comparing the static stability. The lateral stiffness of leaning-type arch bridge is less than the in-plan stiffness. Compared with the leaning-type arch bridge without thrust, the leaning-type arch bridge with thrust has a lower stability safety coefficient. The stability safety coefficient rises gradually with the increase of inclining angle of the leaning arch. This study shows that the rise-to-span ratio, bending rigidities of arch ribs, structural system and leaning angles of the leaning arch are all critical design parameters. Therefore, these parameters in unreasonable range should be avoided.

면진장치 설치각도에 따른 아치구조물의 지진응답 (Seismic Response of Arch Structure with Base Isolation Device Depending on Installation Angle)

  • 김기철;이준호
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제22권1호
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    • pp.25-32
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    • 2022
  • The seismic behaviors of the arch structure vary according to the rise-span ratio of the arch structure. In this study, the rise-span ratio (H/L) of the example arch structure was set to 1/4, 1/6, and 1/8. And the installation angle of the seismic isolator was set to 15°, 30°, 45°, 60° and 90°. The installation angles of the seismic isolator were set by analyzing the horizontal and vertical reaction forces according to the rise-span ratio of the arch structure. Due to the geometrical and dynamic characteristics of the arch structure, the lower the rise-span ratio, the greater the horizontal reaction force of the static load, but the smaller the horizontal reaction force of the dynamic load. And if the seismic isolator is installed in the direction of the resultant force of the reaction forces caused by the seismic load, the horizontal seismic response becomes small. Also, as the installation angle of the seismic isolator increases, the hysteresis behavior of the seismic isolator shows a plastic behavior, and residual deformation appears even after the seismic load is removed. In the design of seismic isolators for seismic response control of large space structures such as arch structures, horizontal and vertical reaction forces should be considered.

라이즈비를 고려한 닐센아치교의 형상 거동에 관한 연구 (The Study on Shape Behavior of Nielsen Arch Bridge Considering Rise Ratio)

  • 박순응;박문호;김진규;노우혁;조성욱;류지영
    • 한국산업융합학회 논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.161-168
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    • 2010
  • Recently, bridges have been momenttous as not only regarding function but also concerning aesthetics. However, when beauty is considered in the bridge, it is also essential that stability and economics be considered. Besides, when considering stability, an arch bridge is one of the most stable structures. The most important element is a rise ratio when regarding beauty and economics of arch bridges. The effect of dead load and DB24 load have been considered to decide proper rise ratio. Therefore, in this study, examined the value of moment, displacement and member forces, in the variation of the rise ratio of arch bridges. The most optimum shape of Nielsen arch bridges has determined by analyzing member forces, moments and displacement with parameters of rise ratio and angle of vertical members. By comparison between values, the hanger types have been also considered to derive the optimum shape of Nielsen arch bridge.

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탄소성 모델에 의한 포물선 아치의 극한 내하력 평가 (The Ultimate Load Capacity of the Parabolic Arches by Elasto-Plastic Model)

  • 조진구;박근수
    • 한국농공학회지
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    • 제44권3호
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    • pp.92-100
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    • 2002
  • The advent or high-strength steel has enabled the arch structures to be relatively light, durable and long-spanned by reducing the cross sectional area. On the other hand, the possibility of collapse may be increased due to the slender members which may cause the stability problems. The limit analysis to estimate the ultimate load is based on the concept of collapse mechanism that forms the plastic zone through the full transverse sections. So, it is not appropriate to apply it directly to the instability analysis of arch structures that are composed with compressive members. The objective of this study is to evaluate the ultimate load carrying capacity of the parabolic arch by using the elasto-plastic finite element model. As the rise to span ratio (h/L) varies from 0.0 to 0.5 with the increment of 0.05, the ultimate load has been calculated fur arch structures subjected to uniformly distributed vertical loads. Also, the disco-elasto-plastic analysis has been carried out to find the duration time until the behavior of arch begins to show the stable state when the estimated ultimate load is applied. It may be noted that the maximum ultimate lead of the parabolic arch occurs at h/L=0.2, and the appropriate ratio can be recommended between 0.2 and 0.3. Moreover, it is shown that the circular arch may be more suitable when the h/L ratio is less than 0.2, however, the parabolic arch can be suggested when the h/L ratio is greater than 0.3. The ultimate load carrying capacity of parabolic arch can be estimated by the well-known formula of kEI/L$^3$where the values of k have been reported in this study. In addition, there is no general tendency to obtain the duration time of arch structures subjected to the ultimate load in order to reach the steady state. Merely, it is observed that the duration time is the shortest when the h/L ratio is 0.1, and the longest when the h/L ratio is 0.2.

유전자 알고리즘을 이용한 닐센아치교의 최적설계기법 (Opitmal Design Technique of Nielsen Arch Bridges by Using Genetic Algorithm)

  • 이광수;정영수
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제21권4호
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    • pp.361-373
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    • 2009
  • 유전자 알고리즘을 이용한 닐센아치교의 최적설계기법을 이 논문에서 제시하였다. 설계 매개변수로는 닐센아치교의 아치-라이즈비와 강중비에 대해서 최적화기법을 적용하여 각각의 거동을 분석하고, 적정성을 평가하여 최적의 매개변수 값을 결정하였다. 매개변수의 결정은 구조물의 안전성과 사용성 그리고 경제성에 중요한 설계인자로서 정형화가 요구된다. 이를 위해 최적화 기법으로 전역 최적해 탐색능력이 우수한 유전자 알고리즘을 사용하였으며, 설계 목적함수로는 구조물의 총 중량을 사용하였고, 제약조건으로는 변위, 응력, 시공성 제약조건을 두었다. 구조해석은 미소변위이론에 의한 탄성해석을 수행하여 유전자 알고리즘과 조합하여 병렬연산으로 수행시간을 단축시켰다. 이 연구에서 개발된 최적설계기법을 사용하여 최적의 아치-라이즈비와 강중비, 최적설계영역을 제시 하였으며 실무에 적용할 수 있도록 하였다.

브레이스트 아치 리브의 면내 좌굴 및 극한강도 평가 (Evaluation of In-plane Buckling and Ultimate Strength for Braced Arch Ribs)

  • 박용명;허택영;이필구;노경배
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제16권6호통권73호
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    • pp.759-768
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    • 2004
  • 본 연구에서는 원형 강관을 수직 브레이스로 연결한 아치 리브의 면내 좌굴강도 및 극한강도를 평가하기 위한 매개변수 해석 연구를 수행하였다. 브레이스트 아치 리브의 탄소성 거동은 하중의 재하 상태와 아치 곡률뿐만 아니라 일반 단일 아치 리브와 달리 강관리브와 브레이스 부재의 휨강성비, 브레이스의 배치 간격, 강관 리브의 배치간격 등에 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 분석하기 위해 본 해석에서는 라이즈비, 리브와 브레이스의 단면2차모멘트비, 수직브레이스의 간격비, 지간 대비 상 하 리브의 간격비, 초기 제작오차 및 세장비 등을 매개변수로 하고 하중의 재하 상태는 등분포 고정하중에 대한 활하중의 비를 고려하였다. 이러한 매개변수에 대한 해석 결과로부터 브레이스트 아치 리브의 적정 형상을 제안하였다. 또한, 브레이스트 아치 리브의 극한강도 평가를 위한 대형 구조 실험을 수행하였으며, 실험 결과는 해석에 의한 결과와 비교적 일치하였다.

철근콘크리트보에서의 아취현상에 대한 연구 (Arch Action in Reinforced Concrete Beams)

  • 김우;김대중;모귀석;고광일
    • 콘크리트학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.180-187
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    • 1994
  • 철근콘크리트보에서의 아취작용에 대한 현상을 파악하기 위해 전단지간 대 유효높이의 비 (a/b), 철근비, 전단철근의 유무등을 변수로 하여 총 16개의 시험체를 제작하여 실험하였다. 실험결과, 철근콘크리트보에서 아취현상은 최초로 보에 휨균열이 발생되면서 시작되고, 휨균열이 전단지간 중앙위치까지 발생되면 아취현상이 현저해져 보의 전체적 거동을 지배하는 것으로 나타났다. 철근콘크리트보의 전체적 거동이 아취작용에 이해 주로 지배되면, 전단지간내에서 측정된 철근인장력은 계산된 철근인장력보다 휠씬 크게 나타났다. 철근콘크리트보에서 아취현상은 지점쪽에 가까울수록, 철근비가 낮을수록 헌저하고, 전단보강을 함으로서 아취현상은 작아졌다. 철근콘크리트보에서 아취현상은 a/b가 작아질수록 증가되고, a/b가 3이하에서는 아취현상이 지배적이었다. 전단보강이 안된 a/b가 3이하의 보에서는 최종하중단계에서 타이드 아취현상이 현저하여 철근 길이\ulcorner향에 따른 철근인장력은 거의 동일한 값을 나타냈다.

아치구조물의 형상비와 하부구조에 따른 지진응답특성에 관한 연구 (Seismic Response of Arch Structure according to the Aspect Ratio and Columns)

  • 석근영;강주원
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제12권3호
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    • pp.71-78
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    • 2012
  • 공간구조물은 높이-경간비 또는 개각과 같은 아치의 형상비에 따라 상이한 동적거동특성을 나타내며, 이러한 공간구조물은 지진의 영향을 직접적으로 받는 하부구조의 강성 및 그 접합부에 따라 상이한 지진응답특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 수직진동모드와 수평진동모드의 영향이 다른 단층아치구조에 하부기둥의 강성과 접합부에 따른 지진응답특성을 분석하고자 한다. 하부기둥의 영향으로 단층아치구조는 수직방향 응답이 더 많은 영향을 받으며, 기둥의 접합부 회전강성에 있어서는 활절을 제외하고는 큰 영향이 없는 것으로 나타난다.