고강도 탄소강 적용 교통신호등주 설계 제안 및 다양한 변수를 고려한 피로응력집중도 해석 :Recommanding designs for traffic light poles using high strength steel and developing fatigue stress contration factors considering various configuration

임강민

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자료유형: 학위논문

저자정보: 임강민 (한남대학교, 한남대학교 대학원)

지도교수: 권성준

발행연도: 2023

저작권: 한남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

교통신호등주 지지부 피로응력집중도 해석

임강민 , 심형보 , 박연철 한국강구조학회 논문집 2023.02 학술저널

고강도 탄소강 적용 교통신호등주 설계 제안 및 다양한 변수를 고려한 피로응력집중도 해석

임강민 건설시스템공학과 2023.01 학위논문

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교통신호등주 설계에 있어 사용되는 재료의 특성을 파악하여 설계를 진행해야 안전하고 경제성이 좋은 제작이 가능하다. 교통신호등주의 주요 사용재료로는 강재이며 탄소 함유량에 따라 항복강도의 차이가 발생하며 본 연구에서는 고강도 탄소강의 특성을 적용하여 교통신호등주의 설계를 진행하였다. 교통신호등주 기존 설계도면과 동일한 수치의 모델들을 유한요소 상세해석을 진행한 결과 각 부재에서의 위험단면에 발생하는 응력 크기가 전반적으로 항복강도에 한참 못 미치는 수준이었다. 또한, 항복강도를 초과하는 모델도 존재하며 경제성 및 안전성이 떨어진다 판단되었다. 이러한 각 모델들에 작용하는 최대주응력의 크기를 항복강도와 비슷한 수준으로 맞추어 안전성 및 경제성을 상승시킬 수 있다고 판단되며 강재의 제작 및 운반 효율을 고려하여 길이는 동일하나 부착대의 개수를 줄이는 방안으로의 설계를 진행하였다.
또한, 각 연결부에 발생하는 응력집중을 완화하기 위해 연결부의 형상 및 연결 방식을 변경하는 방안으로 연구가 진행되었고, 기초-지주 연결부의 용접 형태에 따른 응력집중에 영향을 미치는 각 요소들을 파악하여 기존에 미국에서 제작되었던 응력집중계수 식을 직경 및 두께가 작은 교통신호등주에 역시 적용가능하도록 식을 수정 및 확장을 진행하였다.

#교통신호등주 #피로 #응력집중

제 1 장 서론 1
1.1 연구목적 및 필요성 1
1.2 연구 동향 4
1.3 연구범위 6
제 2 장 지주구조물 설계 및 부재 연결부 피로응력집중 평가 8
2.1 도로 지주구조물 및 설계 8
2.2 강구조물의 파괴 및 피로설계 10
2.3 응력집중의 발생 원인 11
2.4 용접 형태 및 단면변화에 따른 응력집중 12
2.5 응력집중 평가법13
제 3 장 교통신호등주 영향인자 및 강도평가 14
3.1 교통신호등주 영향인자 14
3.1.1 교통신호등주 세부사항 14
3.1.2 교통신호등주 작용하중 16
3.1.3 교통신호등주에 작용하는 하중 고려사항 17
3.2 교통신호등주 강도평가법 19
3.2.1 교통신호등주 해석 19
3.2.2 유한요소 상세해석 19
3.2.3 Frame 구조해석 21
3.2.4 부착대에 발생하는 최대주응력 22
3.2.5 지주에 발생하는 최대주응력 25
3.3 기존설계도면 해석 31
제 4 장 교통신호등주 최적 단면설계 및 연결부 설계 33
4.1 개요 33
4.2 교통신호등주 최적단면 설계 37
4.2.1 교통신호등주 최적단면 설계 세부사항 37
4.2.2 부착대 1개 강관 단면 적용 37
4.2.3 부착대 2개 강관 단면 적용 45
4.3 교통신호등주 연결부 설계 48
4.3.1 부착대-지주 연결부 설계 48
4.3.2 부착대-지주 연결부 수정설계 50
4.3.3 기초-지주 연결부 설계 53
제 5 장 기초-지주 연결부 용접 형태에 따른 응력집중계수 60
5.1 개요 60
5.2 응력집중 크기 해석 방법 및 세부 사항 62
5.2.1 응력집중 크기 해석 방법 및 모델링 62
5.2.2 응력집중 영향인자 65
5.3 용접형태에 따른 응력집중 74
5.3.1 필릿용접 세부사항 및 지주 별 응력집중 크기 74
5.3.2 필릿용접 GSCF 식 수정 81
5.3.3 그루브용접 세부사항 및 지주 별 응력집중 크기 85
5.3.4 그루브용접 GSCF 식 수정 90
제 6 장 결론 94
참고문헌 97
요약문 100
Abstract 101
부록 103

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