남해대교 전산구조해석 및 SAP2000 모델링

본 내용은 " 전산구조해석 발표자료 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.12

문서 내 토픽

• 1. 남해대교 구조 제원

  남해대교는 경상남도 하동군 금남면 노량리에서 남해섬을 연결하는 현수교로, 1968년 5월 착공하여 1973년 6월 준공되었다. Two-hinged 현수교 형식이며 중앙 경간장 404m, 측경간장 128m, 총연장 660m이다. 주탑 높이는 60m, 주케이블 전직경은 258mm(Strand 7개 구성)이며, 노폭은 2차선 차도 7.2m과 양쪽 보도 1.2m×2로 전체 폭 9.6m이다. 총공사비는 18억 7천만원이며 일반국도 등급이다.

• 2. SAP2000 해석모델 구성

  SAP2000을 이용하여 남해대교의 유한요소해석 모델을 단계적으로 구성했다. 주탑 형상부터 시작하여 주탑, 주케이블, 행거, 거더, soft link 형상까지 순차적으로 모델링했다. 각 단계별로 구조 요소들의 형상과 연결 관계를 정확히 반영하여 해석 모델을 완성했다.

• 3. 구조해석 결과 및 변위

  SAP2000 해석을 통해 주탑 상단 변위(북쪽, 남쪽)와 중앙 거더 변위를 산출했다. 하중 조합은 1.3*DL+2.15*MLOAD 조건으로 적용되었다. 해석 결과는 주탑과 거더의 변위 거동을 정량적으로 파악할 수 있게 해주었다.

• 4. 모델링 오류 및 검증

  모델링 후 하중 추가 단계에서 오류가 발생하여 참조값과 해석값 사이에 차이가 발생했다. 이는 하중 입력 과정에서의 실수로 인한 것으로, 정확한 하중 조건 적용의 중요성을 보여준다. 향후 개선을 위해 하중 입력 절차의 검증이 필요하다.

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• 1. 남해대교 구조 제원

  남해대교는 한국의 주요 장경간 현수교로서 그 구조 제원은 토목공학적으로 매우 중요한 의미를 갖습니다. 주탑의 높이, 주케이블의 직경, 주경간장 등의 제원은 교량의 안정성과 내구성을 결정하는 핵심 요소입니다. 정확한 제원 파악은 유지보수 계획 수립과 구조 건전성 평가에 필수적이며, 향후 유사 교량 설계 시 참고 자료로 활용될 수 있습니다. 특히 해상 환경에서의 풍하중과 지진하중에 대한 저항성을 고려한 제원 설정은 장기적인 구조 안전성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

• 2. SAP2000 해석모델 구성

  SAP2000은 구조해석의 업계 표준 소프트웨어로서 복잡한 교량 구조를 정확하게 모델링할 수 있는 강력한 도구입니다. 남해대교와 같은 현수교의 해석모델 구성 시 주탑, 주케이블, 행어케이블, 거더 등 각 부재를 적절한 요소로 표현하는 것이 중요합니다. 비선형 해석 기능을 활용하여 케이블의 초기 장력과 기하학적 비선형성을 고려할 수 있으며, 이는 실제 구조 거동을 더욱 정확하게 반영합니다. 모델 구성의 정확성은 해석 결과의 신뢰성을 좌우하므로 세심한 주의가 필요합니다.

• 3. 구조해석 결과 및 변위

  구조해석을 통해 얻은 변위 결과는 교량의 거동 특성을 이해하는 데 핵심적인 정보를 제공합니다. 수직 변위, 수평 변위, 회전 변위 등 다양한 변위 성분을 분석함으로써 구조의 안정성을 평가할 수 있습니다. 특히 활하중에 의한 변위와 온도 변화에 따른 변위를 파악하는 것은 교량의 사용성과 안전성 판단에 중요합니다. 해석 결과가 설계 기준과 실제 관측 데이터와 일치하는지 검증하는 과정은 모델의 신뢰성을 확보하는 데 필수적입니다.

• 4. 모델링 오류 및 검증

  구조해석 모델의 신뢰성을 확보하기 위해서는 모델링 오류를 최소화하고 철저한 검증 과정이 필수적입니다. 경계조건 설정 오류, 부재 특성 입력 오류, 하중 조건 오류 등은 해석 결과에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 민감도 분석, 수렴성 검토, 실측 데이터와의 비교 등을 통해 모델의 타당성을 검증해야 합니다. 또한 전문가의 엔지니어링 판단과 경험을 바탕으로 해석 결과의 합리성을 평가하는 것이 중요하며, 이러한 검증 과정은 구조 안전성 평가의 신뢰도를 크게 향상시킵니다.