장대 아치교 행어 파단에 의한 동적 해석 document_id A220517029089

장대 아치교 설계 시 시공단계와 완성단계에서 발생할 수 있는 문제에 대하여 검토하고 있으나 케이블 손상에 대한 구조안전성 평가는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 공용 중 충돌사고로 인한 행어 파단 시 교량의 구조안전성을 분석하는 것을 연구 목적으로 한다. 이를 위하여 행어 파단에 따른 하중을 충격함수로 이상화하여 동적 해석을 수행하였다. 행어가 파단 되었을 경우 각 행어의 최대 장력은 파단 된 행어와 인접한 행어에서 발생한 것으로 나타났으며 정적 하중보다 동적 하중에서 크게 나타났다. 그러므로 장대 아치교의 구조안전성을 확보하기 위해 행어 파단에 따른 충격하중을 동적 하중으로 고려한 해석이 필요하다. 또한 본 연구의 해석 방법 및 결과는 이후 아치교 설계 시 참고자료로 활용될 수 있다. 본 연구는 케이블 행어 파단에 따른 장대 아치교의 동적 거동을 분석하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 행어가 파단 되었을 경우 각 행어의 최대 장력은 파단 된 행어와 인접한 행어에서 발생되는 것으로 나타났으며 파단으로 인한 하중의 재분배는 인접한 행어에 가장 크게 영향을 미치는 것으로 확인하였다. 따라서 파단 가능성이 있는 케이블과 인접한 케이블에 안전성을 높일 수 있는 설계 방안이 필요한 것으로 판단된다. 보강거더의 1/4지점에서 행어가 파단 되었을 경우 근접한 행어의 축력이 가장 크게 증가하였다. 이는 해석대상 구조물의 첫 번째 수직모드 형상이 비대칭 모드이므로 구조물 중앙의 행어보다 1/4지점에 설치된 행어가 구조물의 수직거동에 크게 영향을 미치기 때문이다. 행어 파단에 따른 케이블 장력은 정적 하중에서 보다 동적 하중에서 크게 나타났으며, 동적 하중 재하 모델 중에서 사각형하중이 가장 큰 동적응답을 나타내었다. 행어 파단 시 증가되는 행어의 장력은 동적 해석결과가 정적 해석 결과보다 약 1.5배 정도 크게 발생하는 것으로 나타났으며 각 행어의 전체 장력 또한 동적 해석의 결과가 정적 해석 시 보다 약 1.2배 이상 크게 나타났다. 이와 같은 결과로부터 행어 파단 시 주변 케이블의 장력증가로 인하여 연쇄적인 파단이 예상되므로 장대 아치교의 구조안전성을 확보하기 위해 행어 파단에 따른 충격하중을 동적 하중으로 고려한 해석이 필요하다. 또한 행어가 파단 됨에 따라 구조계가 변하게 되므로 정적 비선형 해석을 통하여 부재력의 재분배를 분석하여 구조물의 안전성을 확보해야 한다.