목동 제 8 블록에서 오목교 역간 지하공공 보도공사 중

영구차수문 설치에 따른 구 조 계 산 보 고 서
2002. 6.
한국시뮬레이션기술㈜
목 차
* 제출문
1. 개 요
2. 초기설계 모델
2-1. 해석 모델
2-2. 해석 결과
3. 구조변경 모델
3-1. 해석 모델
3-2. 해석 결과
4. 결 론
APPENDIX
1. 구조 변경된 신규 모델의 도면 첨부(2장)
2. 그림 1-15
3. LS-DYNA INPUT DATA
1. 개 요
§용역 명칭 : 목동 제 8블록에서 오목교역간 지하공공보도공사 중 영구 차수문 설치에 따른 구조계산
§위치 : 서울특별시 오목교역
§용도 : 차수문
§구조재료 및 규격
철골 구조 : KS D 3503 SS400 Fy = 2400 Kg/cm2
수면으로부터 10.6 m 깊이
§초기 차수문의 구조변경에 의해 안정된 결과를 제시
§구조계산을 위한 사용 프로그램 : LS-DYNA v.960
2. 초기 설계 모델
2-1. 해석 모델
§차수문 형상의 개략적 치수정보 : 그림 1
§구조 부재의 종류 및 규격
- External Plate : 4.5 t
- Internal Plate : 1.2 t
- 수평 보 : H 208´202´10´16
- 수직 보 : H 200´100´5.5´8
- 코너 프레임 : C 200´90´8´13.5
§각 부재의 연결 : Welding
§Stiffner 추가(thickness=9t)
- 코너 프레임과 수평 보 사이
- 수평 보와 수직 보 사이
§수압 하중 조건 : 그림 2
2-2. 해석 결과
§보 부재에 미치는 응력 분포 : 그림 3
- 최대 응력 발생 지점 : 측면 하부
- 최대 응력 수치 : 170.3Mpa
§외판(External Plate)에 미치는 응력 분포 : 그림 4
- 최대 응력 발생 지점 : 측면 하부
- 최대 응력 수치 : 96.43Mpa
§내판(Internal Plate)에 미치는 응력 분포 : 그림 5
- 최대 응력 발생 지점 : 측면 하부
- 최대 응력 수치 : 361.3Mpa
U 전체 구조물의 최대응력은 361.3Mpa로써, 철골 재료의 항복응력(240Mpa)을 초과한다.
\ 응력에 대하여 불안정한 구조이므로 구조변경이 요구.
§보 부재에 대한 총 변위 분포 : 그림 6
- 최대 변위 발생 지점 : 중앙 하부
- 최대 변위 수치 : 6.551mm
§외판에 대한 총 변위 분포 : 그림 7
- 최대 변위 발생 지점 : 중앙 하부
- 최대 변위 수치 : 6.765mm
§내판에 대한 총 변위 분포 : 그림 8
- 최대 변위 발생 지점 : 중앙 하부
- 최대 변위 수치 : 6.421mm
U 전체 구조물의 최대변위는 6.765mm로써, 차수문의 특성길이를 5,765mm(가로 길이)라고 한다면, 약 0.117%의 변형에 해당한다.
\ 변형에 대해서는 안정.
3. 구조 변경 모델
3-1. 해석 모델
§구조 변경된 신규 차수문 형상의 개략적 치수정보 : 그림 9
§변경 사항 : 2개의 수직 보를 추가하여 아래와 같이 수직 보 간의 길이가 변화.
수직 보의 개수 : 12EA Þ 14EA로 변경
측면과 수직 보간의 거리 : 407.5mm Þ 282.5mm로 변경
각 수직 보간의 거리 : 450mm Þ 400mm로 변경
§구조 부재의 종류 및 규격 : 기존과 동일
§각 부재의 연결성(Welding) 및 Stiffner특성 : 기존과 동일
§수압 하중 조건 : 기존과 동일
3-2. 구조 변경된 모델의 해석 결과
§보 부재에 미치는 응력 분포 : 그림 10
- 최대 응력 발생 지점 : 측면 하부
- 최대 응력 수치 : 174.0Mpa
§외판(External Plate)에 미치는 응력 분포 : 그림 11
- 최대 응력 발생 지점 : 측면 하부
- 최대 응력 수치 : 95.81Mpa
§내판(Internal Plate)에 미치는 응력 분포 : 그림 12
- 최대 응력 발생 지점 : 측면 하부
- 최대 응력 수치 : 191.7Mpa
U 전체 구조물의 최대응력은 191.7Mpa로써, 철골 재료의 항복응력(240Mpa)의 약 79.875%에 해당한다.
\ 응력에 대하여 안정한 구조변경.
§보 부재에 대한 총 변위 분포 : 그림 13
- 최대 변위 발생 지점 : 중앙 하부
- 최대 변위 수치 : 6.704mm
§외판에 대한 총 변위 분포 : 그림 14
- 최대 변위 발생 지점 : 중앙 하부
- 최대 변위 수치 : 6.919mm
§내판에 대한 총 변위 분포 : 그림 15
- 최대 변위 발생 지점 : 중앙 하부
- 최대 변위 수치 : 6.589mm
U 전체 구조물의 최대변위는 6.919mm로써, 차수문의 특성길이를 5,765mm(가로 길이)라고 한다면, 약0.120 %의 변형에 해당한다.
\ 변형에 대하여 안정한 구조변경.
ⓒ 상기의 구조 변경에 대한 해석에서 응력 및 변형에 대해 안정한 결과.
4. 결 론
§초기 모델에 대한 구조계산 : 불안정한 응력 결과 유발.
§신규 차수문 구조에 대한 구조계산 : 응력 및 변형에 대하여 만족할 만한 결과를 도출.
- 변경사항
수직 보의 개수 : 12EA Þ 14EA로 변경
측면과 수직 보간의 거리 : 407.5mm Þ 282.5mm로 변경
각 수직 보간의 거리 : 450mm Þ 400mm로 변경
APPENDIX
- LS-DYNA INPUT DATA
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
$ LS-DYNA(950) DECK WAS WRITTEN BY: eta/FEMB VERSION 27
$
$ ENGINEER:
$ PROJECT:
$ UNITS: MM, TON, SEC, N
$ DATE: Dec 1, 2001 at 17:39:23
$
$ NOTES:
$
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
$ VIEWING INFORMATION
$ -.144125E+030.590913E+04-.635449E+030.371745E+04
$ 0.100000E+010.000000E+000.000000E+00
$ 0.000000E+000.100000E+010.000000E+00
$ 0.000000E+000.000000E+000.100000E+01
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*KEYWORD
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*TITLE
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*CONTROL_TERMINATION
$ endtim endcyc dtmin endeng endmas
1.000 0 0.0 0.0 0.0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*DATABASE_GLSTAT
$ dt
0.05000
*DATABASE_MATSUM
$ dt
0.05000
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
$ dt/cycl lcdt beam npltc
0.10000 0 0 0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*PART
H_beam
$ pid secid mid eosid hgid grav adpopt tmid
7 1 1 0 0 0 0 0
*PART
V_beam
8 2 1 0 0 0 0 0
*PART
H_beam2
9 3 1 0 0 0 0 0
*PART
V_beam2
10 4 1 0 0 0 0 0
*PART
C_beam
11 5 1 0 0 0 0 0
*PART
C_beam2
12 6 1 0 0 0 0 0
*PART
EXT_plate
13 7 1 0 0 0 0 0
*PART
INT_plate
14 8 1 0 0 0 0 0
*PART
stiff1
15 9 1 0 0 0 0 0
*PART
stiff2
16 10 1 0 0 0 0 0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*SECTION_SHELL
$CardName:HBEAM1
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
1 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
16.000 16.000 16.000 16.000 0
*SECTION_SHELL
$CardName:VBEAM1
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
2 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
8.000 8.000 8.000 8.000 0
*SECTION_SHELL
$CardName:HBEAM2
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
3 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
10.000 10.000 10.000 10.000 0
*SECTION_SHELL
$CardName:VBEAM2
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
4 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
5.500 5.500 5.500 5.500 0
*SECTION_SHELL
$CardName:CBEAM1
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
5 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
13.500 13.500 13.500 13.500 0
*SECTION_SHELL
$CardName:CBEAM2
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
6 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
8.000 8.000 8.000 8.000 0
*SECTION_SHELL
$CardName:EXTPLATE
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
7 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
4.500 4.500 4.500 4.500 0
*SECTION_SHELL
$CardName:INTPLATE
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
8 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
1.200 1.200 1.200 1.200 0
*SECTION_SHELL
$CardName:STIFF1
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
9 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
9.000 9.000 9.000 9.000 0
*SECTION_SHELL
$CardName:STIFF2
$ secid elform shrf nip propt qr/irid icomp setyp
10 2 0.83330 3.000 0.0 0.0 0 1
$ t1 t2 t3 t4 nloc
9.000 9.000 9.000 9.000 0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*MAT_ELASTIC
$CardName:M0000001
$ mid ro e pr da db
1 .7830E-8 210000.0 0.28000 0.0 0.0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*SET_NODE_LIST
$ sid da1 da2 da3 da4
1
$ nid1 nid2 nid3 nid4 nid5 nid6
13732 13734 9 5167 2776 13729
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
*SET_NODE_LIST
$ sid da1 da2 da3 da4
109
$ nid1 nid2 nid3 nid4 nid5 nid6
16162 16164 4376 6641 2109 16159
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*SET_PART_LIST
$ sid da1 da2 da3 da4
1
$ pid1 pid2
13 14
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*SET_SHELL_LIST
$ sid da1 da2 da3 da4
1
$ eid1 eid2 eid3 eid4 eid5 eid6 eid7 eid8
5221 5251 5281 5311 5341 5371 5401 5431
5461 5491 5521 5551 5581 5611 5641 5671
5701 5731 5761 5791 5821 5851 5881 5911
5941 5971 6001 6031 6061 6091 6121 6151
6181 6211 6241 6271 6301 6331 6361 6391
6421 6451 6481 6511 6541 6571 6601 6631
6661 6691 6721 6751 6781 6811 6841 6871
6901 6931 6961 6991 7021 7051 7081 7111
7141 7171 7201 7231 7261 7291
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
*SET_SHELL_LIST
$ sid da1 da2 da3 da4
30
$ eid1 eid2 eid3 eid4 eid5 eid6 eid7 eid8
5192 5222 5252 5282 5312 5342 5372 5402
5432 5462 5492 5522 5552 5582 5612 5642
5672 5702 5732 5762 5792 5822 5852 5882
5912 5942 5972 6002 6032 6062 6092 6122
6152 6182 6212 6242 6272 6302 6332 6362
6392 6422 6452 6482 6512 6542 6572 6602
6632 6662 6692 6722 6752 6782 6812 6842
6872 6902 6932 6962 6992 7022 7052 7082
7112 7142 7172 7202 7232 7262
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*BOUNDARY_SPC_NODE
$ node cid dofx dofy dofz dofrx dofry dofrz
11260 0 0 0 1 1 1 0
11265 0 0 0 1 1 1 0
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
13432 0 0 0 1 1 1 0
13431 0 0 0 1 1 1 0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY
$VPG_NODAL_RB 16 12843
$ nsid cid
12
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
*CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY
$VPG_NODAL_RB 16 12940
$ nsid cid
109
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*CONSTRAINED_SPOTWELD
$VPG_SPOTWELD 17 11101
$ N1 N2 SN SS N M TF EP
7271 1 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 1.000E+20 1.000E+20
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
*CONSTRAINED_SPOTWELD
$VPG_SPOTWELD 17 13444
$ N1 N2 SN SS N M TF EP
13703 13784 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 1.000E+20 1.000E+20
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_OFFSET_TITLE
$ cid
1
$ ssid msid sstyp mstyp sboxid mboxid spr mpr
7 1 3 2 0 0 0 0
$ fs fd dc vc vdc penchk bt dt
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 .1000E+21
$ sfs sfm sst mst sfst sfmt fsf vsf
1.000 1.000 0.0 0.0 1.000 1.000 1.000 1.000
$ soft sofscl lcidab maxpar pentol depth bsort frcfrq
0 0.0 0 0.0 0.0 0.0 0 0
$ penmax thkopt shlthk snlog isym i2d3d
0.0 0 0 0 0 0
*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_OFFSET_TITLE
$ cid
2
$ ssid msid sstyp mstyp sboxid mboxid spr mpr
8 1 3 2 0 0 0 0
$ fs fd dc vc vdc penchk bt dt
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 .1000E+21
$ sfs sfm sst mst sfst sfmt fsf vsf
1.000 1.000 0.0 0.0 1.000 1.000 1.000 1.000
$ soft sofscl lcidab maxpar pentol depth bsort frcfrq
0 0.0 0 0.0 0.0 0.0 0 0
$ penmax thkopt shlthk snlog isym i2d3d
0.0 0 0 0 0 0
*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_OFFSET_TITLE
$ cid
3
$ ssid msid sstyp mstyp sboxid mboxid spr mpr
11 1 3 2 0 0 0 0
$ fs fd dc vc vdc penchk bt dt
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 .1000E+21
$ sfs sfm sst mst sfst sfmt fsf vsf
1.000 1.000 0.0 0.0 1.000 1.000 1.000 1.000
$ soft sofscl lcidab maxpar pentol depth bsort frcfrq
0 0.0 0 0.0 0.0 0.0 0 0
$ penmax thkopt shlthk snlog isym i2d3d
0.0 0 0 0 0 0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*LOAD_BODY_Y
$ lcid sf lciddr xc yc zc
2 9810.000 0 0.0 0.0 0.0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*LOAD_SHELL_SET
$ esid lcid sf at
1 1 0.07571 0.0
2 1 0.07674 0.0
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
28 1 0.10344 0.0
29 1 0.10447 0.0
30 1 0.10550 0.0
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*DEFINE_CURVE
$ lcid sidr sfa sfo offa offo dattyp
2 0 1.000 1.000 0.0 0.0 0
$ abcissa (time) ordinate (value)
0.000000E+00 0.100000E+01
0.100000E+01 0.100000E+01
*DEFINE_CURVE
$ lcid sidr sfa sfo offa offo dattyp
1 0 1.000 1.000 0.0 0.0 0
$ abcissa (time) ordinate (value)
0.000000E+00 0.000000E+00
0.100000E+01 0.100000E+01
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*NODE
$ nid x y z tc rc
1 9.500000000E+01 2.990000000E+03-1.250000000E+01
2 1.568750000E+02 2.990000000E+03-1.250000000E+01
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
16163 5.482500000E+03 2.920000000E+02-2.033000031E+02
16164 5.482500000E+03 1.910000000E+02-2.033000031E+02
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*ELEMENT_SHELL
$ eid pid n1 n2 n3 n4
1 7 1 6 7 2
2 7 2 7 8 3
…………………………………………………………………..
…………………………………………………………………..
12841 16 16159 16160 16161 16162
12842 16 16163 16164 16162 16161
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8
*END