Suspension Bridge Wizard를 이용해 만들어진 현수교 모델을 사용자의 의도에 맞도록 적절히 수정한 후에 엄밀한 초기형상 결정을 위해 다시한번 해석을 수행합니다. Suspension Bridge Wizard에서는 케이블 시스템에 대한 초기형상해석을 수행하기 때문에 교량 전체 시스템을 고려한 초기형상해석을 수행하기 위해서는 이 기능을 이용한 재해석이 필요합니다.

자정식 현수교의 경우 보강형에 발생하는 축방향 변형으로 인해 전체 케이블 시스템의 좌표가 영향을 받으므로 이 과정이 필수적입니다.

메인 메뉴에서 [Analysis] 탭 > [Analysis Control] 그룹 > [Suspension Bridge]

Suspension Bridge Analysis Control

(Initial Force)대화상자

Suspension Bridge Analysis Control

(Optimal Approach)대화상자

Control Parameters

Number of Iteration : 현수교 엄밀해석의 최대반복횟수

ConvergenceTolerance : 수렴여부를 판단하는 수렴오차의 한계

Analysis Method

Initial Force : 초기부재력 업데이트를 통해 현수교 초기형상을 결정하는 방법

Optimal Approach : 제약조건에 만족하는 설계변수 업데이트를 통한 초기형상 결정방법

Node Group to be Updated

좌표를 업데이트할 절점 그룹을 선택합니다.

현수교 케이블의 절점들은 최적평형상태를 찾는 과정에서 계속적으로 좌표가 업데이트 됩니다. 따라서 케이블을 이루는 절점들을 한 그룹으로 지정하여 절점 좌표를 업데이트 합니다.

케이블 시작과 끝 노드와 같이 지지부에 고정된 절점들은 이 그룹에서 제외시킨다. 반면 Sag Point의 절점은 실제 좌표가 업데이트되지 않지만 이 그룹에 포함시킨다.

Sag Point Group

중앙경간 중앙부에서 주케이블의 Sag값은 설계자가 미리 정하는 값이므로 이 절점들을 Update에서 제외해야 합니다. 따라서 Sag Point 노드 1개 (3차원인 경우 2개) 를 그룹으로 지정하여 여기에 할당합니다.

Constant Horizontal Force of Cable

현수교의 초기형상해석 시 사용자가 목표로 하는 주케이블의 수평장력을 만족하는 평형상태를 구현합니다.

Main Cable Group : 현수교의 주케이블에 해당하는 Element Group을 선택합니다.

Horizontal Force : 사용자가 목표로 하는 수평장력을 입력합니다.

HDefine Girder Z-Displacement Condition

현수교 전체계의 초기형상해석을 엄밀해법으로 수행하는 경우에는 어느정도 보강형에 모멘트가 발생할 수 있습니다.이 기능을 이용하여 행어에 해당하는 케이블요소의 그룹을 지정하면, 보강형의 변위를 제어하여 보강형이 부담하는 모멘트를 최소화합니다.

Hanger Group : Structure Group에서 만든 Hanger Group을 선택합니다. Hanger Group을 선택하게 되면 Hanger의 Bottom Point를 인식하여 보강형의 변위와 강체거동하도록 합니다.

Define Girder Data

Girder Group : Structure Group에서 생성한 Girder Group을 선택합니다.

Target Disp.

Zero Disp. : 보강형의 변위를 0으로 제어하도록 합니다.

User Defined Disp. : 보강형의 변위를 사용자 정의로 제어하도록 합니다. 보강형의 캠버를

기지값으로 알고있는 경우 적용하는 방법입니다. 

Cable Group to be Updated : 최적화방법을 통해서 업데이트될 설계변수에 해당하는 Cable Group을 선택합니다.

Sag Point Group : 중앙경간 중앙부에서 주케이블의 Sag값은 설계자가 미리 정하는 값이므로 이 절점들을Update에서 제외해야 합니다. 따라서 Sag Point 노드 1개 (3차원인 경우 2개) 를 그룹으로 지정하여 여기에 할당합니다.

Define Constraints : Truss Force /Displacement / Beam Force 에 대한 제약조건을 설정합니다.

보강형의 모멘트를 사용자가 원하는 모멘트로 제어하기 위해서Beam Force의 제약조건을 설정하여 최적화 알고리즘에 의해서 전체형상을 구현하실 수 있습니다.

Table 버튼을 통해서 Table 입력방식을 제공하므로 엑셀에 Data정리를 하여 Copy&Paste를 통해 쉽게 컨트롤 할 수 있습니다.

많은 제약조건을 설정하시게 되면 수렴성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 설계자의 판단에 적절한 제약조건을 설정해야합니다.

Load Cases to be Considered

Load Case : 케이블 장력과 평형을 이루는 하중조건을 선택합니다. 일반적으로 구조물에 작용하는 상시하중(자중, 고정하중 등)을 선택합니다.

데이터의 입력이 완료된 후 버튼을 클릭한 후에 Analysis를 클릭하여 해석을 수행하면 엄밀해석을 통해 주케이블의 좌표와 장력을 Update합니다. 또한 보강형의 자중과 케이블 장력에 의해 구조물에 발생하는 평형력(Equilibrium Force)이 계산됩니다. 이 평형력은 Load>Initial Forces> Equilibrium Element Nodal & Member Forces메뉴에서 테이블 형태로 확인할 수 있습니다. 엄밀해석을 실행한 후 다시  Analysis를 클릭하면 이전에 Update된 좌표 및 케이블의 장력을 초기값으로 하여 다시 엄밀해석을 수행합니다.

본 엄밀해석은 구조물의 최적 평형형상을 찾기 위한 반복해석을 수행하면서 부재들의 내력을 계속 업데이트하게 됩니다. 이 과정에서 Spring Support는 사용할 수 없습니다. Spring Support를 적용해야 하는 경우에는 반드시 Elastic Link요소를 사용하시기 바랍니다.

케이블 요소의 자중을 고려하기 위해서는 선택된 Load Case중에 반드시 Self Weight가 정의된 하중조건이 포함되어야 합니다.

엄밀해석 완료 후 다른 해석을 수행하거나 입력된 데이터를 모두 삭제하고자 할 경우에는 버튼을 클릭합니다.