[재료역학 프로젝트] 사장교의 설계

소개글

[재료역학 프로젝트] 사장교의 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Introduction

2. Result & Discussion
2.1 설계기준
2.2 재료선정
2.3 설계, 계산
2.4 설계도출

3. Conclusion

4. Acknowledge

5. Reference

본문내용

서 외국인의 투자유치를 적극 후원하고 있다.
하지만 이는 궁극적으로 장기적 경제성장에 도움이 되지 않는다. 외국자본을 유치하는 것도 중요하지만, 그 유치한 자본이 제주에서 계속 순환되도록 하는 정책이 우선되어야 한다. 대표적인 관광 명소인 그리스나 이탈리아가 부도 위기에 처하게 된 이유에서도 알 수 있듯이, 제주도는 문화와 환경을 지켜나가야 하고, 고유의 문화정책과 관광정책을 개발하여 관리해야 한다.
이를 취지로 우리는 제주도만의 특색 있는 환경을 모티브로 이어도 촬영지로도 유명한 차귀도와 제주도를 잇는 교량을 건설하기로 하였다. 이 교량은 앞으로 제주도의 유명한 관광명소가 되어 제주도의 자본 순환 정책에 도움을 주고 나아가 경제 성장에 큰 기여를 하게 될 것이다.
2. Result & Discussion
2.1 설계기준
길이: 900m(200m, 500m, 200m) 폭: 24m 활하중: 23.517MN
처짐: 0.5m 이내(500m 지간의 경우), 0.2m 이내(200m 지간의 경우)
2.2 재료선정
2.3 설계, 계산
고정하중(Dead Load)
트러스 부피
트러스 질량
상, 하판 부피
강하판상 아스팔트
강재 총부피
강재 총질량
주형 총질량
주형 총하중
주형 등분포하중
총 고정하중
활하중(Live Load)
차량 한 대의 평균면적
차량 한 대의 평균질량
교량 상 최대 차량 수
교량에 가해지는 최대 활하중
총 등분포하중
200m, 500m, 200m 간격으로 나누어 계산 시,
200m에 걸리는 양단의 반력 은 대칭이므로 하중의 반씩 걸린다.
500m의 경우도 마찬가지로,
전체 교량에서 양단은 지면지지이므로 고려 대상이 아니다.
간격간의 기둥이 지지해야할 하중은 두 반력의 합이다.
하부기둥은 이후에 상부기둥의 디자인까지 고려하여 좌굴계산에 들어간다.
정역학적 설계
단면트러스에서의 허용응력과 좌굴계산
자중을 무시하고 활하중 만 고려했을 때, 단면의 좌굴 고려.
분포하중을 집중하중으로
joint method
에서 가장 큰 하중이 걸림.
단면이 길이가 트러스에 걸리는
critical load는 이다.
따라서 좌굴현상은 일어나지 않는다.
이므로 에 걸리는 응력은 이므로
이다.
트러스폭 0.1m
처짐
각 간격에서 최대 처짐을 고려하여 허용 처짐 내로 들어갈 수 있도록 케이블을 설치한다.
우선 케이블이 없는 상태에서 최대 처짐을 계산한다.
강의 탄성계수
주형 단면의 2차 모멘트
200m에서 특이함수법을 사용하면,
이 때, 대칭형이므로 최대 처짐은 100m에서 일어난다.
500m에서 특이함수법을 사용하면,
이 때, 대칭형이므로 최대 처짐은 250m에서 일어난다.
최대 처짐은 으로 계산하였다.
케이블이 없는 상태에서는 처짐이 최대값을 넘어가고 있음을 확인 할 수 있다.
이제 케이블을 연결해준 상태에서 처짐을 확인한다.
우선 하나의 케이블은 최대 10MN을 지지할 수 있으며, 교량의 양측에 설치되므로 단면상에서는 최대 20MN을 지지해주게 된다. 하지만 계산의 복잡성을 고려하여 안전계수 2를 주어 10MN이 걸리는 것으로 간주하며, 이때 지지력의 방향은 y축 방향으로 근사한다.
케이블의 장력을 간소화 한 후, 20m 간격으로 기둥에서부터 200m에 걸쳐 케이블을 연결해준다. 500m의 경우도 마찬가지이며, 따라서 중앙의 100m는 케이블이 없는 상태이다.
이제 다시 특이함수법을 이용하여 보정된 처짐을 계산한다.
200m에서 특이함수법을 사용하면,
이 때, 대칭형이므로 최대 처짐은 100m에서 일어난다.
500m에서 특이함수법을 사용하면,
이 때, 대칭형이므로 최대 처짐은 250m에서 일어난다.
200m에서 안전계수는 2.86
500m에서 안전계수는 3.18
케이블 장력에 의한 기둥 좌굴
케이블 장력에 의해 기둥에 걸리는 y축 하중은 케이블이 교량에 걸려있는 위치마다 기둥과의 각이 다르므로 각각 계산하여 합산하면 총 155.54MN 이 각 기둥에 작용한다.
2.4 설계도출
3. Conclusion
4. Acknowledge
우선 항상 열정적으로 강의해주시고, 학생들의 더 나은 발전을 위해 설계 프로젝트를 내주신 김학성 교수님께 진심으로 감사의 말씀을 드립니다. 설계 프로젝트를 함으로써 저희는 수많은 생각과 고민을 하게 되었고, 여러 난관에 봉착하며 피드백을 하는 과정에서 많은 것을 얻게 되었고, 알게 되었습니다. 강과 콘크리트 등 여러 재료의 비중과 가격을 알려주신 행당동 제일건재 사장님께도 진심으로 감사의 말씀을 드립니다. 사장님의 명쾌한 해답 덕분에 합리적인 재료 선택을 할 수 있게 되었습니다. 설계 자료와 예시 등 유용한 정보를 제공해주신 한양대학원 토목공학과에 재학중이신 흔이형 감사합니다. 그리고 카티아 설치와 노트북 사용에 도움을 주신 한양대학교 기계과 4학년 범준이 형에게도 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 마지막으로 삼일 밤낮을 세며 프로젝트를 완수하느라 고생한 우리 조원들 너무나 수고 많았고, 감사합니다.
5. Reference
ㆍ사장교의 설계 /[Rene Walther 외 저] ; 유원희, 김명철 편역. 서울 :이엔지북 ,2005.
ㆍ(일선 실무자를 위한) 사장교 계획과 해석 /박연수 [외]저. 서울 :구미서관 ,2003.
ㆍ斜張橋의 基本計劃 設計法 /長井正嗣 ;井澤衛 ;中村宏 [공저] ;한진중공업 ;유신코퍼레이 션 ;한국종합기술개발공사 [공역]. 서울 :과학기술 ,2003.
ㆍ(대학)재료역학 ; 임장근 ; 竝進 ,2008
ㆍ강사장교 -기술과 변천- ; [공저] ;한진중공업 ;유신코퍼레이션 ;한국종합기술개발공사 [공역] ; 도서출판 과학기술 ,2003
ㆍBeer의 재료역학 ; 백태현, 권영하 김선진, 박영철, 이주성, Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, John T. .. 외 1명 저 ; McGraw-Hill ,2010
ㆍ2006년 해상교량건설 국제심포지움 사장교 설계 발표자료
ㆍhttp://www.jejusori.net/news/articleView.html?idxno=105892
ㆍhttp://blog.naver.com/rpd7942?Redirect=Log&logNo=50044051259
ㆍ구글 및 네이버 검색

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