비디오 슬롯 머신 라신 다리 – 캐나다 몬트리올

몬트르의 새로운 비디오 슬롯 머신 라신 다리éal, 캐나다, Parsons 디자인,여러 개의 강철 상자 대들보와 합성 콘크리트 데크를 갖춘 최초의 곡선형 엑스트라도즈드 교량입니다.비디오 슬롯 머신의 여유 공간은 주어진 PGL(Profile-Grade-Line) 및 6%의 의미 있는 횡단 경사와 결합하여 내부 곡선을 따라 2m(6.6피트) 깊이의 대들보와 88m(289피트) 길이의 주 경간을 연결해야 하는 상부 구조 개념에 결정적이었습니다. 이 요구 사항은 44(깊이에 대한 경간 비율)의 세밀함에 해당하며 이는 기존 빔 상부 구조 유형에서 두드러집니다.

교량 설계 및 건설의 혁신

참조 개념은 성능 요구 사항을 충족하기 위해 두 개의 크고 비틀림 강성이 있는 강철 상자 비디오 슬롯 머신가 있는 사장교를 예상하는 것이었습니다. 이에 따라 6% 횡단 낙하를 보장하고 아래 여유 공간을 유지하기 위해 넓은 캔틸레버 데크가 선택되었습니다. 또한 경량 이방성 강철 데크와 상부구조와 분리된 타워가 제안되었습니다.

이 설계-시공 프로젝트의 입찰 단계에서 직교 데크는 전통적인 콘크리트 데크보다 설계, 제작 및 시공이 더 비싸고 어려운 것으로 나타났습니다. 따라서 콘크리트 데크 옵션을 조사하기로 결정했습니다. 더 무거운 콘크리트 데크는 수요와 처짐 측면에서 얇은 비디오 슬롯 머신의 문제를 증가시켰습니다. 팀은 단순한 강판 대들보로는 일정한 대들보 깊이와 세장성에 관한 설계 목표를 달성할 수 없다는 것을 깨달았습니다.

도전 극복

팀이 극복한 또 다른 과제는 활하중 편향이었습니다. 만약 비틀림 강성 박스 비디오 슬롯 머신가 생략되었다면 내부 곡선을 따라 있는 가느다란 비디오 슬롯 머신는 단면을 크게 휘게 하고 뒤틀렸을 것입니다. 그러나 레퍼런스 컨셉으로 제안된 2개의 박스 비디오 슬롯 머신는 가격이 비싸고 크기가 너무 커서 배송이 불가능했습니다. 제작 및 건설상의 이유로 단순성, 반복성, 구조적 중복성 및 강성을 제공하는 대형 강철 그릴 시스템을 형성하기 위해 서로 연결된 여러 개의 작은 상자 대들보를 조사하기로 결정했습니다(그림 1 참조).

파슨스의 엔지니어들은 곡선형 상부 구조 및 초정적 구조 시스템에서 수직 굽힘 강성의 부족이 비틀림 강성과 용량을 제공함으로써 부분적으로 보상될 수 있다는 사실을 이용했습니다. 이 효과를 얻으려면 팔을 잡고 90도 각도로 구부리십시오. 손목의 굽힘 모멘트는 어깨의 비틀림 모멘트로 완전히 바뀌며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 구조 엔지니어들은 초정적 구조 시스템의 힘(모멘트 및 전단)이 시스템의 굽힘 강성 분포에 따라 달라진다는 것을 알고 있습니다. 이는 박스 비디오 슬롯 머신의 비틀림 강성이 굽힘 모멘트에 직접 영향을 미치고 여러 개의 결합된 박스 비디오 슬롯 머신가 사용되는 경우 하나의 박스 비디오 슬롯 머신에서 높은 국지적 요구 사항을 재분배하는 데 도움이 되는 곡선형 초정적 시스템의 굽힘 및 비틀림과 다르지 않습니다. 이 효과는 성능 기준과 프랑스의 Millau Viaduct를 따르는 건축 비전을 손상시키지 않으면서 콘크리트 데크를 허용했기 때문에 Canal Lachine Bridge에 대한 솔루션이었습니다.

그림 1: 타워 지지대와 타워 베이스가 있는 교량 상부구조의 단면

Canal Lachine Bridge의 상부 구조는 6개의 연결된 상자 비디오 슬롯 머신(그림 2에서 A, B, C, D, E 및 F로 번호 지정)의 굽힘 및 비틀림 강성을 활용하여 수직 하중에 대한 중복성, 강도 및 강성을 달성합니다. 예를 들어, 가장 얇은 박스 비디오 슬롯 머신(그림 2의 비디오 슬롯 머신 A)에 대해 가장 큰 상부구조 처짐을 유발하는 지배 활하중 집합의 경우 최대 처짐이 88mm(3.5인치)에 불과하거나 경간 대비 처짐 비율이 1/1,000이라는 것을 발견했습니다. 이 놀라운 값은 온도 변화와 내진 성능에 필요한 상부 구조의 수평 유연성을 손상시키지 않으면서 달성되었습니다. 마찰 진자 베어링을 통한 구조적 격리 원리를 통해 건축적 측면과 서비스 측면, 궁극적인 측면 및 내진 설계 측면을 완전히 만족시키는 비용 효율적인 하부 구조 및 기초 솔루션이 가능해졌습니다.

혁신적이고 복잡한 디자인

Canal Lachine Bridge와 같은 구조적으로 복잡한 교량에서는 주요 하중 경로와 힘의 흐름에 대한 탁월한 이해가 필요합니다. 박스 비디오 슬롯 머신의 수직 굽힘과 비틀림의 상호 작용을 이해하기 위해 Parsons의 엔지니어는 곡선 박스 비디오 슬롯 머신의 힘의 흐름을 시각화하고 박스 비디오 슬롯 머신의 모든 측면을 포착하는 복잡하고 정교한 유한 요소 모델을 사용하지 않고 교차 프레임 힘을 계산하는 모델을 개발했습니다. 전체 척추 모델의 각 박스 비디오 슬롯 머신에 대해 발견된 6가지 힘(축 힘, 강약 축 굽힘, 강약 축 전단, 비틀림)으로부터 박스 비디오 슬롯 머신 플랜지 및 웹의 응력은 관련 단면의 특성과 Mises 선형 응력 중첩 방법을 사용하여 계산되었습니다.

그림 2: 박스 비디오 슬롯 머신 내부의 크로스 프레임에 의해 제공되는 플랜지 지지력

그러나 대들보의 곡선 플랜지의 축 응력(수직 굽힘으로 인해)은 상단 및 하단 플랜지에 반대 반경 방향으로 작용하는 편차 힘을 생성합니다. 이러한 편차 힘은 플랜지에 2차 굽힘 응력을 발생시키므로 플랜지 가장자리의 극한 응력을 계산할 때 고려해야 합니다. 플랜지는 크로스 프레임에 의해 측면으로 지지됩니다. 교차 프레임 간격(비지지 길이), 축 플랜지 응력 및 박스 비디오 슬롯 머신의 반경에 따라 2차 플랜지 굽힘 응력 및 플랜지 측면 지지 반응을 정량화할 수 있습니다(그림 2 참조).

측면 상단 플랜지 및 하단 플랜지 지지력이 알려진 경우 플랜지 측면 지지 반력이 두 개의 개별 모델로 대체된 후 간단한 스트럿 및 타이 모델을 사용하여 교차 프레임 힘을 손으로 파생할 수 있습니다. 하나는 상자 비디오 슬롯 머신(세로 비디오 슬롯 머신 방향으로 이동)에서 일정한 비틀림 전단 흐름을 생성하고 두 번째는 교차 프레임 부재에 의해 균형을 이루는 국부적 힘을 명확하게 보여줍니다(그림 3 참조). 즉, 그림 2와 그림 3은 곡선형 박스 비디오 슬롯 머신의 길이 방향을 따라 힘을 추종할 때 수직 굽힘 모멘트가 비틀림 모멘트로 변환되는 과정을 설명합니다. 이를 통해 팀은 프레임 간 힘과 간격을 최적화할 수 있었습니다.

그러나 혁신은 여기서 끝나지 않았습니다. 콘크리트 데크와 연결된 박스 비디오 슬롯 머신 사이의 복합 작용은 중첩된 사하중과 일시적 하중만을 설명했습니다. 케이블 지지 교량을 위한 이 혁신적인 설계 철학은 포스트텐셔닝 없이 가느다란 전체 깊이의 프리캐스트 데크 패널을 가능하게 했습니다. 더 중요한 것은 강철 상부 구조를 재구축하지 않고도 향후 데크 패널 교체가 가능하다는 것입니다. 이 중요한 설계 특징은 콘크리트 데크가 사하중의 주요 하중 경로의 필수적인 부분이 되도록 설계된 기존 사장교에서는 찾아볼 수 없습니다.

그림 3: 비틀림 및 왜곡 요구를 시각화하는 모델

비디오 슬롯 머신 라신 다리의 탑은 방사형 교량 방향의 독립형 마스트입니다. 안정성을 이유로 완전히 구속된 타워 베이스가 필수적입니다. 참조 개념은 기초가 있고 상부 구조와 분리된 타워를 보여줍니다. 그러나 타워와 상부구조의 이러한 분리(그러나 스테이를 통해 연결됨)는 타워에 대한 상부구조의 움직임이 발생할 때 지진 발생 시 상당한 단점을 갖습니다. 타워와 그 기초에 대한 이 중요한 문제를 해결하기 위해 팀은 두 시스템(거더 및 스테이 시스템)이 완전히 통합된 하나의 엑스트라도즈 상부 구조 시스템이 되도록 타워를 상부 구조로 구성했습니다. 이 수정된 상부 구조 유형은 교량의 내진 성능을 향상시키고 하부 구조 및 교량 기초에 대한 설계 요구를 줄이기 위해 하부 구조와 완전히 격리되어 있습니다.

우리의 접근 방식

비디오 슬롯 머신 Lachine 다리는 여러 개의 작은 강철 상자 대들보를 사용하는 복합 강철 그릴 시스템과 곡선형 외부 교량의 아이디어를 결합한 혁신적인 설계 접근 방식의 예입니다. 이러한 맥락에서 비틀림 강성 박스 거더의 전단 흐름을 시각화하고 교차 프레임 힘을 손으로 계산하는 방법을 개발하기 위해 스트럿 타이 모델을 적용했습니다. 이는 전체 교량 모델의 ​​복잡성을 줄이고 전체 구조 성능 검증 및 엔지니어링 판단에 필요한 단순성을 유지했습니다. 이 설계는 초정적 구조 시스템의 설계 원리와 결합된 다중 결합 상자 거더에 대한 보 이론의 적용이 세장성, 강성, 구조적 중복성, 시공성 및 비용 효율성과 관련하여 탁월한 결과를 제공할 수 있다는 증거입니다.

수상

혁신을 위해 Canal Lachine Bridge는 권위 있는 상을 받았습니다.교량 및 터널 카테고리. 2022년 ENR 올해의 프로젝트 상에도 후보로 올랐습니다.

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세계에서 가장 크고 가장 복잡한 교량 프로젝트에 혁신적인 솔루션을 적용한 70년 이상의 경험을 바탕으로 당사의 전문가들은 고객이 어떤 장애물에서도 안전하게 이동할 수 있도록 가장 어려운 과제를 극복하는 데 최선을 다하고 있습니다. 우리는 스카이라인을 풍요롭게 하고 효율적인 교통을 제공하는 교량을 설계하고 건설합니다. 우리의 포트폴리오에는 보행자, 도로, 철도, 파이프라인을 운반하는 랜드마크 프로젝트를 포함하여 전 세계 4,500개 이상의 교차로가 포함되어 있습니다.우리의 교량 전문 지식에 대해 자세히 알아보세요.