교량과 레일의 상호작용에 의한 부가응력 및 변위검토를 위한 모델링 자동생성 기능을 제공합니다.

1) 개별해석(Simplified Separate Analysis) 모델링 자동생성

Case1 : 열차하중 비재하시 온도하중 케이스 모델

Case2 : 열차하중이 재하될 경우 재하된 구간과 재하되지 않은 구간의 도상저항력이 다른 경계조건을 가진 시/제동하중 , 열차수직하중 케이스 모델

2) 단계별해석(Stage Analysis or Complete Analysis) 모델링 자동생성

Unloaded 단계 : 온도하중만 재하되는 열차하중 비재하 단계로서 Unloaded Condition의 도상저항력이 전구간에 적용됩니다.

Loaded 단계 : 시/제동하중 및 열차수직하중이 포함되는 단계로서 열차가 재하되는 구간이 Loaded Condition의 도상저항력으로 적용됩니다.

3) 이동하중해석 모델링 자동생성

단계별해석의 2단계에서 열차하중이 재하되는 구간에 따라서 최대 부가응력이 유발되는 위치를 찾기 위하여 열차구간을 일정길이만큼 전진하여 해석합니다. 일정길이만큼 전진하여 변경되는 경계조건을 반영한 단계별 모델 파일을 자동생성합니다.

자동 생성되는 모델링 케이스는 생성전의 파일이름의 폴더 안에 저장됩니다.

메인 메뉴에서 [Structure] 탭 > [Wizard] 그룹 > [Rail Track Analysis Model]

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Bridge Data

Bridge Material : Material Properties에서 정의된 재료속성을 통해 교량상부의 재질을 정의합니다.

Deck Information : Deck 의 개수와 길이를 입력받습니다.

  4@50,70 : 50m의 Deck 4개 , 70m의 Deck로 구성된 총 270m 교량

: 교량의 Deck에 대한 Material를 Deck별로 구분하여 자유롭게 테이블로 입력하여 변경할 수 있습니다.

Embankment Length : 토공부 길이 입력

Span Type : 교량의 Span에 대한 Support Condition과 Span Length를 정의합니다. 기본적으로 흔히 적용되는 4가지Type을 제공합니다.

Rail Data

Rail Material : Material Properties에서 정의된 재료속성을 통해 레일의 재질을 정의합니다.

Number of Track : Track의 개수를 입력합니다. 최대 2개까지 정의됩니다.

Additional Check : 모델링에 공통적으로 추가적인 검토조건을 정의합니다.

Zero Lateral Resisitance : 활동체결구를 정의하는 옵션이며 부가응력이 초과될 경우에 부가응력이 큰 구간에 대한 활동체결구를 설치하여 부가응력을 경감시키는 역할을 합니다. 토공부의 왼쪽 끝단 위치를 기준으로 구간을 정의하며 정의된 구간에 대해서 도상저항력이 0인 경계조건이 적용됩니다.

Rail Expansion Joints : 활동체결구를 통해서도 부가응력을 만족하지 못할 경우 Rail에 신축이음매를 부설합니다. 신축이음매의 위치는 왼쪽 끝단위치를 기준으로 정의되며 정의된 위치 Rail 요소를 끊어서 모델링에 적용됩니다.

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Deck Section

Bridge Section : 해당 Deck의 단면을 선택합니다.

: 각 Deck의 Span별 Tapered Section을 구성할 경우 체크하게 됩니다. 체크할 경우 Bridge Section 창은 비활성화됩니다.

Relative : Section이 반영되는 종방향 위치를 전체적인 비율로 할당합니다. Deck의Span에 동일하게 적용됩니다.     Reference가 Start , Location이 0.1이면 Span길이의 0.1인 위치에Section을 할당하게 됩니다. 이때 0인 위치에 Section을 할당하지 않게 되면 0.1위치의 단면과 동일한 단면으로 사용됩니다.   Section : Bridge Section에서 정의한 Section을 선택하여 Add/Modify/Delete 버튼을 통해 할당합니다.

: 정의한 Section Assignment 정보에 대한 구간별 Tapered 형상 정보를 정의합니다. 

구간별/방향(z축,y축)별 Curved Type(Quadratic Type , Linear Type)을 정의합니다.

From은 곡선형상이 아래로 볼록한지 오목한지를 결정하는 정보입니다.

: Deck Data (Bridge Section , Tapered Section Assignment 의 Data)를 다른 Deck에 동일하게 복사할 경우 사용합니다.

Apply all Deck Data : 현재 정의된 Deck Data를 나머지 전체 Deck에 일괄 적용합니다. Section Applied Decks : Selected Decks에 등록된 Deck에 대하여만 현재 정의된 Deck Data를 적용합니다.

Rail Section

Rail Section : Rail의 단면을 정의 합니다.

Eccentricity between Rail/Slab : Rail과 Deck 상면 중심의 편심거리를 정의합니다.

: 내장된 Rail 단면제원을 Section Data에 추가합니다.

midas Civil에서는 Rail DB Section 중 널리 사용되는 KS50 , KS60 , UIC60을 제공합니다.

: Track Lane의 위치를 Section의 중앙을 기준으로 좌우로 거리를 (+)값으로 정의합니다. 해당 옵션을 정의하지 않을 경우 임의로 이격시켜 모델링에 반영하게 됩니다. Track Lane의 위치는 종방향 해석에 대한 결과에 영향을 미치지 않으며 Model View상 적용하려는 목적으로 사용됩니다.

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Lateral Resistance Data

Ud (Lateral Limited Displacement) : 도상의 한계변위

Fmax(For Stress Check) : 응력검토 모델에 적용되는 도상 저항력

Fmax(For Displacement Check) : 변위검토 모델에 적용되는 도상 저항력

하중 검토 시 자갈도상의 경우 응력/변위 검토에서 도상저항력을 다르게 적용됩니다.

도상저항력은 kN/m인 경우 단위 m당 적용되어지는 도상저항력이므로 모델링 상의 유효폭을 곱하여 Multi-Linear Elastic Link Data로 적용됩니다.

Define Condition

: 전체의 구간에 대한 도상 Type을 선택하여 적용합니다.

: 구간별로 자갈도상과 콘크리트 도상을 선택적으로 적용할 경우 구간별 도상 Type을 정의합니다.

Boundary

Spring Type : Pier Section을 직접 모델링에 반영하지 않고 Support와 point Spring Support로 경계조건을 구성합니다. Roller 경계조건은 Support로 Dz , Rx , Rz를 구속하며 Fixed 경계조건에 해당하는 종방향 강성은 Horizontal Stiffness로 입력된 SDx값으로 반영됩니다.

Bearing Type : 받침의 종방향 강성을 입력하거나 Pier의 밑단을 Point Spring으로 구속할 수 있는 경계조건입니다.

   Elastic Link Data

Horizontal : Horizontal Stiffness로 종방향 강성을 모델링에 반영하며, 연직방향 강성은 강체로서 내부적으로 10^7 kN/m의 강성이 적용됩니다.

: 각 Deck별로 적용되는 종방향 강성을 다르게 입력할 수 있습니다.

Elastic Link Length : Elastic Link Length는 받침 높이를 입력하시면 됩니다.

: 사용자가 각각의 Deck를 선택하여 Elastic Link Length를 입력할 수 있습니다.

   Pier Data : Pier Section, Material 및 Height를 입력받으며 Bottom of Pier의 구속상태를 Fixed/Spring Support로 입력이 가능합니다.

: 사용자가 각각의 Deck를 선택하여 Pier Data를 입력할 수 있습니다.

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Temperature Load

: Deck와 Rail의 Element Temperatures를 정의합니다.

: 사용자가 각 Deck를 구성하는 Material를 선택하여 Temperature를 입력할 수 있습니다.

Acceleration / Braking / Vertical Load

: 구간별 열차의 시동/제동/연직하중을 정의합니다.

전체모델의 왼쪽 끝단을 기준으로 하중 구간 및 하중크기를 입력할 수 있습니다.

Running Direction : 열차의 진행방향으로 Keep Right(우측 통행) , Keep Left(좌측 통행)를 통해서 열차하중을 재하합니다

Train Section : Vertical Load가 입력되어야 열차의 구간을 인식하지만 Vertical Load가 제외될 경우에는 Train Section을 정의하여 Load Condition의 경계조건으로 반영합니다. 

Load Type : 단선일 경우에는 일반적으로 시동하중 및 제동하중 중 1개만 재하합니다. 복선일 경우에는 Track별로 시동하중 및 제동하중을 각각 재하합니다. 열차의 연직하중은 열차가 재하되는 구간별로 다른 등분포하중을 재하할 수 있기에 주로 사용되는 HL 하중선도를 구현하기 용이합니다.

Moving Load Data

Number of Track Loading Locations : 열차하중이 이동하는 횟수를 의미하며 n을 입력하면 추가적으로 위치가 이동된 n개의 검토파일을 생성합니다.

예를들어 3을 입력할 경우 기본 열차하중 재하위치를 포함한 이동된 3개의 열차하중이 재하된 Model을 생성합니다.

Location Increment for each Model : 각 Track별로 이동하는 증분을 입력합니다. n을 입력하면 n만큼 이동한 위치의 열차하중이 재하된 구간에 대한 경계조건이 적용된 파일이 생성됩니다.

Number of Track Loading Locations을 3 , Location Increment for Track 을 10 입력하게 되면 열차진행방향으로10m , 20m , 30m 이동한 검토파일 3개를 추가적으로 생성합니다.

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Modeling Option

Element Length : 모델링이 생성되는 단위길이를 입력합니다. 기본적으로 1m를 입력하여야 합니다. 입력된Element 길이에 의해 유효폭이 결정되어지며 Multi-Linear Elastic Link 도상저항력이 결정됩니다.

: Element Length의 단위를 kN/m와 kips/in에서 선택할 수 있습니다.

Analysis Model Option

1 .Stress Check Model Option : 부가응력검토용 파일을 생성하는 옵션입니다.

- Simplified Separate Analysis Model : 개별해석에 대한 모델링 파일을 생성합니다.

   xxx_Temp.mcb : 열차하중 비재하시 경계조건과 온도하중만 포함된 모델파일

   xxx_Train.mcb : 열차구간에 열차하중 재하시 경계조건과 열차하중(시/제동하중,연직하중)이 포함된 모델파일

- Complete Analysis : 완전해석/단계별해석에 대한 모델링 파일을 생성합니다.

   xxx_Complete.mcb : Unloaded 단계(열차하중 비재하시)와 Loaded 단계(열차하중 재하시)에 대한 모델 파일

2. Displacement Check Model Option : 변위검토용 파일을 생성하는 옵션입니다. 변위검토용 파일은 자갈도상일 경우에 Unloaded Condition의 도상저항력이 다르게 적용됩니다. 또한 변위검토용 파일은 Simplified Separate Analysis Model의 경우만 제공됩니다.

-       Relative Longitudinal Displacement Component due to Acceleration and Braking Alone : 교량/레일의 종방향 변위검토모델인 시/제동하중만 포함된 개별해석 파일을 제공합니다.

   xxx_Add1_RelativeDisp.mcb : 시/제동하중이 포함된 변위검토 모델파일

-       Relative Longitudinal Displacement Component due to Vertical Effects : 교량의 단부회전각에 의한 종방향 변위검토 모델인 연직하중만 포함된 개별해석 파일을 제공합니다.

   xxx_Add2_RotationAngle.mcb : 열차연직하중이 포함된 변위검토 모델파일

-       Relative Longitudinal Displacement Component at Rail Expansion Joints : 교량의 신축이음매 설치가 포함된 교량/레일 종방향 변위검토모델인 개별해석 파일을 제공합니다.(교량과 레일 온도가 모두 입력되어 있어야 합니다.)

   xxx_Add3_ExpansionJoint.mcb : 온도하중(교량/레일온도)이 포함된 변위검토 모델파일

Rail Break Gap Size : 레일의 파단시 개구량 검토용 파일을 생성합니다. 체크하게 되면 파단위치를 Location of Rail Break를 통해서 입력받습니다.

   xxx_Add4_RailBreakGapSize.mcb : 파단시 개구량 변위검토 모델파일

Moving Load Data를 체크한 경우 Number of Track Loading Locations 입력숫자 만큼 파일 추가