김경종
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<table><tr><td>규 준</td><td>표준차량하중 명칭</td></tr><tr><td>한국 도로교설계기준</td><td>DB-24, DB-18, DB-13.5, DL-24, DL-18, DL-13.5</td></tr><tr><td>한국 철도설계기준</td><td>L-25, L-22, L-18, L-15, S-25, S-22, S-18, S-15, HL, EL25, EL22, EL18</td></tr><tr><td>AASHTO Standard</td><td>H15-44, HS15-44, H15-44L, HS15-44L, H20-44, HS20-44, H20-44L, HS20-44L, HS-25, HS-25L, AML</td></tr><tr><td>AASHTO LRFD</td><td>HL-93TRK, HL-93TDM, HS20-FTG</td></tr><tr><td>Caltrans Standard</td><td>P5, P7, P9, P11, P13, P15</td></tr><tr><td>PENNDOT</td><td>PHL-93TRK, PHL-93TDM, PHS20-FTG, P-82, ML-80, TK-527</td></tr><tr><td>China</td><td>CH-CD, CH-CL, CH-RQ</td></tr><tr><td>India</td><td>Class A, Class B, Class 70R, Class 40R, Class AA, Footway</td></tr><tr><td>Taiwan</td><td>HS20-44(MS18), HS15-44(MS13.5), H20-44(M18), H15-44(M13.5), H10-44(M9), HS-20-44(MS18), HS-15-44(MS13.5), H-20-44(M18), H-15-44(M13.5), H-10-44(M9), C-AML</td></tr><tr><td>Canada</td><td>CL-625 Truck, CL-625 Lane</td></tr><tr><td>BS</td><td>HA & HB</td></tr><tr><td>Eurocode</td><td>Load Model 1~4, Fatigue Load Model</td></tr><tr><td>Russia</td><td>SK, SK Fatigue, AK, N14, N11, Subway Trains, Trancars, NK-80, NG-60</td></tr><tr><td>기타차량하중</td><td>CE-80(Cooper E80 Train Load)UIC80(UIC80 Train Load)</td></tr></table>
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표 2.13.2 각 규준별 표준차량하중 명칭
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P# : Concentrated wheel load
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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P1 P2 P3 Pn-1 Pn
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traffic lane
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From minimum Dn-1 to
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D1 D2
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</details>
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그림 2.13.5 집중차륜하중의 정의방법
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<details>
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<summary>flowchart</summary>
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```mermaid
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graph TD
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A["traffic lane"] --> B["concentrated traffic lane load"]
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B --> C["variable location"]
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C --> D["PL"]
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D --> E["variable location"]
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E --> F["PLM"]
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F --> G["variable location"]
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G --> H["PLV"]
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H --> I["W distributed traffic lane load"]
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I --> J["∞"]
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```
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</details>
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Influence Line
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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concentrated traffic
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lane load
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variable location
|
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PL
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variable location
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||
PLM
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variable location
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PLV
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||
W distributed
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traffic lane load
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||
W width of
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traffic lane
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centerline of traffic surface
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traffic surface lane
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∞
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</details>
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(b) influence Surface
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그림 2.13.6 차선하중의 정의방법
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<!-- source-page: 513 -->
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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||
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P1
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P2
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P3
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4.2 m
|
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4.2m ~ 9.0m
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DB load
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</details>
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P1 : front axle load
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P2 : middle axle load
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P3 : rear axle load
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Ps : concentrated lane load for shear calculation
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Pm : concentrated lane load for moment calculation
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W : distributed lane load(for influence line)
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w : distributed lane load (for influence surface)
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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||
[ For influence line ]
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variable location ←→ Ps
|
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variable location ←→ Pm
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||
W
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variable range loading application(∞)
|
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DL load
|
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</details>
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<details>
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||
<summary>text_image</summary>
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||
|
||
[For influence surface]
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variable location ←→
|
||
Ps
|
||
Pm
|
||
variable location
|
||
w
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width of traffic lane
|
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variable range of loading application(∞)
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DL load
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</details>
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<table><tr><td>Load Class</td><td>P1 [kN]</td><td>P2 [kN]</td><td>P3 [kN]</td><td>PS [kN]</td><td>PM [kN]</td><td>W [kN/m]</td><td>w [kN/m2]</td></tr><tr><td>DB-24 or DL-24</td><td>48</td><td>192</td><td>192</td><td>156</td><td>108</td><td>12.70</td><td>12.70/3</td></tr><tr><td>DB-18 or DL-18</td><td>36</td><td>144</td><td>144</td><td>117</td><td>81</td><td>9.50</td><td>9.50/3</td></tr><tr><td>DB-13.5 or DL-13.5</td><td>27</td><td>108</td><td>108</td><td>878</td><td>608</td><td>0710</td><td>0710/3</td></tr></table>
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||
그림 2.13.7 한국 도로교설계기준의 DB 및 DL 하중
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<!-- source-page: 514 -->
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||
<details>
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||
<summary>text_image</summary>
|
||
|
||
18 kips
|
||
14
|
||
32 kips
|
||
</details>
|
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|
||
H20-44 Truck load
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||
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||
<details>
|
||
<summary>text_image</summary>
|
||
|
||
8 kips
|
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14
|
||
32 kips
|
||
14' ~ 30'
|
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32 kips
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</details>
|
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||
H20-44 Truck load
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<details>
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<summary>line</summary>
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||
| Variable Location | Value (kips) |
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| ----------------- | ------------ |
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| 18 kips | 18 |
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| 26 kips | 26 |
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| Total | 0.640 |
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</details>
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<details>
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||
<summary>text_image</summary>
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|
||
[For influence surface]
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||
18 kips
|
||
26 kips
|
||
variable location
|
||
variable location
|
||
0.064 kips/ft
|
||
variable (∞)
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||
</details>
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||
H20-44L or HS20-44L Lane Load
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||
<details>
|
||
<summary>text_image</summary>
|
||
|
||
24kips
|
||
24kips
|
||
4'
|
||
</details>
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|
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AML Load
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||
그림 2.13.8 AASHTO Standard H 또는 HS Vehicle Loads, Alternative Military Load
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<!-- source-page: 515 -->
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||
<details>
|
||
<summary>text_image</summary>
|
||
|
||
26
|
||
48
|
||
48
|
||
18'
|
||
P5
|
||
18'
|
||
Permit
|
||
</details>
|
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|
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|
||
<details>
|
||
<summary>text_image</summary>
|
||
|
||
26
|
||
48
|
||
48
|
||
48
|
||
18'
|
||
18'
|
||
18'
|
||
P7 Permit
|
||
</details>
|
||
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||
<details>
|
||
<summary>text_image</summary>
|
||
|
||
26
|
||
48
|
||
48
|
||
48
|
||
48
|
||
18'
|
||
18'
|
||
18'
|
||
18'
|
||
P9 Permit
|
||
</details>
|
||
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||
|
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||
<details>
|
||
<summary>other</summary>
|
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||
| Position | Value |
|
||
|---|---|
|
||
| 1 | 26 |
|
||
| 2 | 48 |
|
||
| 3 | 48 |
|
||
| 4 | 48 |
|
||
| 5 | 48 |
|
||
| 6 | 48 |
|
||
| 7 | 48 |
|
||
| 8 | 18' |
|
||
| 9 | 18' |
|
||
| 10 | 18' |
|
||
| 11 | 18' |
|
||
| 12 | 18' |
|
||
| 13 | 18' |
|
||
</details>
|
||
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||
|
||
|
||
<details>
|
||
<summary>line</summary>
|
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|
||
| Position | Value |
|
||
|---|---|
|
||
| 1 | 26 |
|
||
| 2 | 48 |
|
||
| 3 | 48 |
|
||
| 4 | 48 |
|
||
| 5 | 48 |
|
||
| 6 | 48 |
|
||
| 7 | 48 |
|
||
| 8 | 48 |
|
||
| 9 | 48 |
|
||
| 10 | 18' |
|
||
| 11 | 18' |
|
||
| 12 | 18' |
|
||
| 13 | 18' |
|
||
| 14 | 18' |
|
||
| 15 | 18' |
|
||
| 16 | 18' |
|
||
| 17 | 18' |
|
||
| 18 | 18' |
|
||
| 19 | 18' |
|
||
| 20 | 18' |
|
||
| 21 | 18' |
|
||
| 22 | 18' |
|
||
| 23 | 18' |
|
||
| 24 | 18' |
|
||
| 25 | 18' |
|
||
| 26 | 18' |
|
||
| 27 | 18' |
|
||
| 28 | 18' |
|
||
| 29 | 18' |
|
||
| 30 | 18' |
|
||
| 31 | 18' |
|
||
| 32 | 18' |
|
||
| 33 | 18' |
|
||
| 34 | 18' |
|
||
| 35 | 18' |
|
||
| 36 | 18' |
|
||
| 37 | 18' |
|
||
| 38 | 18' |
|
||
| 39 | 18' |
|
||
| 40 | 18' |
|
||
| 41 | 18' |
|
||
| 42 | 18' |
|
||
| 43 | 18' |
|
||
| 44 | 18' |
|
||
| 45 | 18' |
|
||
| 46 | 18' |
|
||
| 47 | 18' |
|
||
| 48 | 18' |
|
||
| 49 | 18' |
|
||
| 50 | 18' |
|
||
| 51 | 18' |
|
||
| 52 | 18' |
|
||
| 53 | 18' |
|
||
| 54 | 18' |
|
||
| 55 | 18' |
|
||
| 56 | 18' |
|
||
| 57 | 18' |
|
||
| 58 | 18' |
|
||
| 59 | 18' |
|
||
| 60 | 18' |
|
||
| 61 | 18' |
|
||
| 62 | 18' |
|
||
| 63 | 18' |
|
||
| 64 | 18' |
|
||
| 65 | 18' |
|
||
| 66 | 18' |
|
||
| 67 | 18' |
|
||
| 68 | 18' |
|
||
| 69 | 18' |
|
||
| 70 | 18' |
|
||
| 71 | 18' |
|
||
| 72 | 18' |
|
||
| 73 | 18' |
|
||
| 74 | 18' |
|
||
| 75 | 18' |
|
||
| 76 | 18' |
|
||
| 77 | 18' |
|
||
| 78 | 18' |
|
||
| 79 | 18' |
|
||
| 80 | 18' |
|
||
| 81 | 18' |
|
||
| 82 | 18' |
|
||
| 83 | 18' |
|
||
| 84 | 18' |
|
||
| 85 | 18' |
|
||
| 86 | 18' |
|
||
| 87 | 18' |
|
||
| 88 | 18' |
|
||
| 89 | 18' |
|
||
| 90 | 18' |
|
||
| 91 | 18' |
|
||
| 92 | 18' |
|
||
| 93 | 18' |
|
||
| 94 | 18' |
|
||
| 95 | 18' |
|
||
| 96 | 18' |
|
||
| 97 | 18' |
|
||
| 98 | 18' |
|
||
| 99 | 18' |
|
||
| 100 | 18' |
|
||
</details>
|
||
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|
||
그림 2.13.9 Caltrans Standard Permit Loads
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||
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<!-- source-page: 516 -->
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||
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||
<table><tr><td>Class</td><td> $P_1$ [kN]</td><td> $P_2$ [kN]</td><td> $P_3$ [kN]</td><td> $P_4$ [kN]</td><td> $P_5$ [kN]</td><td> $P_6$ [kN]</td><td>W[kN/m]</td></tr><tr><td>L-15</td><td>75</td><td>150</td><td>100</td><td>75</td><td>150</td><td>100</td><td>50</td></tr><tr><td>L-18</td><td>90</td><td>180</td><td>120</td><td>90</td><td>180</td><td>120</td><td>60</td></tr><tr><td>L-22</td><td>110</td><td>220</td><td>440/3</td><td>110</td><td>220</td><td>440/3</td><td>220/3</td></tr><tr><td>L-25</td><td>125</td><td>250</td><td>500/3</td><td>125</td><td>250</td><td>500/3</td><td>250/3</td></tr></table>
|
||
|
||
(a) 표준열차하중 (L하중)
|
||
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||
|
||
|
||
<details>
|
||
<summary>text_image</summary>
|
||
|
||
P₁
|
||
2 m
|
||
P₂
|
||
</details>
|
||
|
||
<table><tr><td>Class</td><td> $P_{1}$ [kN]</td></tr><tr><td>S-15</td><td>1650/9</td></tr><tr><td>S-18</td><td>220</td></tr><tr><td>S-22</td><td>2420/9</td></tr><tr><td>S-25</td><td>2750/9</td></tr></table>
|
||
|
||
(b) 표준열차하중 (S하중)
|
||
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||
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||
<details>
|
||
<summary>bar</summary>
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||
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||
| Position | Load (kN/m) | Distance (m) |
|
||
|---|---|---|
|
||
| Top Left | 80 | ∞ |
|
||
| Top Right | 250 | 0.8 |
|
||
| Top Left | 250 | 1.6 |
|
||
| Top Right | 250 | 1.6 |
|
||
| Top Left | 250 | 1.6 |
|
||
| Top Right | 250 | 0.8 |
|
||
| Top Left | 80 | ∞ |
|
||
| Top Right | 250 | ∞ |
|
||
</details>
|
||
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||
(c) HL 표준열차하중 (고속철도)
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||
그림 2.13.10 한국 표준열차하중
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<!-- source-page: 517 -->
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||
그림 2.13.11 는 특수목적 차량의 모델링에 사용할 수 있는 Permit 차량입니다. 차량의 차축의 개수나 바퀴의 개수는 사용자가 임의로 선언할 수 있습니다. Permit차량은 Permit 이동하중 조건을 사용하여 재하할 수 있습니다. 차량의 바퀴의 위치마다 자동으로 내부적인 차선을 만들어 영향선 해석을 수행하고 차량의 진행에 따른 결과를 계산하여 최대/최소값으로 이동하중조건의 결과를 생성합니다. Permit하중은 각 횡방향 차선에 대하여 독립적인 영향선을 계산하고 이를 활용하여 결과를 구합니다. Permit 차량은 항상 일체된 차량으로 가정하기 때문에 일반 차량과달리 영향선의 부호에따라 일부 차축의 하중을 재하하지 않는 경우는 발생하지 않습니다.
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|
||
|
||
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||
<details>
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||
<summary>text_image</summary>
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||
|
||
Center of Vehicle
|
||
Eccentricity
|
||
Center of Ref. Lane
|
||
Axle 1
|
||
Axle 2
|
||
Wheel
|
||
Axle 3
|
||
</details>
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||
|
||
|
||
|
||
<details>
|
||
<summary>flowchart</summary>
|
||
|
||
```mermaid
|
||
graph TD
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||
A["Center of Vehicle"] --> B["P1"]
|
||
A --> C["P2"]
|
||
B --> D["P1"]
|
||
B --> E["P2"]
|
||
C --> F["P1"]
|
||
C --> G["P2"]
|
||
D --> H["P1"]
|
||
D --> I["P2"]
|
||
E --> J["P1"]
|
||
E --> K["P2"]
|
||
F --> L["P1"]
|
||
F --> M["P2"]
|
||
G --> N["P1"]
|
||
G --> O["P2"]
|
||
H --> P["P1"]
|
||
H --> Q["P2"]
|
||
I --> R["P1"]
|
||
I --> S["P2"]
|
||
J --> T["P1"]
|
||
J --> U["P2"]
|
||
K --> V["P1"]
|
||
K --> W["P2"]
|
||
L --> X["P1"]
|
||
L --> Y["P2"]
|
||
M --> Z["P1"]
|
||
M --> AA["P2"]
|
||
N --> AB["P1"]
|
||
N --> AC["P2"]
|
||
O --> AD["P1"]
|
||
O --> AE["P2"]
|
||
P --> AF["P1"]
|
||
P --> AG["P2"]
|
||
Q --> AH["P1"]
|
||
Q --> AI["P2"]
|
||
R --> AJ["P1"]
|
||
R --> AK["P2"]
|
||
S --> AL["P1"]
|
||
S --> AM["P2"]
|
||
T --> AN["P1"]
|
||
T --> AO["P2"]
|
||
U --> AP["P1"]
|
||
U --> AQ["P2"]
|
||
V --> AR["P1"]
|
||
V --> AS["P2"]
|
||
W --> AT["P1"]
|
||
W --> AU["P2"]
|
||
X --> AV["P1"]
|
||
X --> AW["P2"]
|
||
Y --> AX["P1"]
|
||
Y --> AY["P2"]
|
||
Z --> AZ["P1"]
|
||
Z --> BA["P2"]
|
||
AA --> BB["P1"]
|
||
AA --> BC["P2"]
|
||
AB --> BD["P1"]
|
||
AB --> BE["P2"]
|
||
AC --> BF["P1"]
|
||
AC --> BG["P2"]
|
||
AD --> BH["P1"]
|
||
AD --> BI["P2"]
|
||
AE --> BJ["P1"]
|
||
AE --> BK["P2"]
|
||
AF --> BL["P1"]
|
||
AF --> BM["P2"]
|
||
AG --> BN["P1"]
|
||
AG --> BO["P2"]
|
||
AH --> BP["P1"]
|
||
AH --> BQ["P2"]
|
||
AI --> BR["P1"]
|
||
AI --> BS["P2"]
|
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AJ --> BT["P1"]
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AJ --> BU["P2"]
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AK --> BV["P1"]
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AK --> BW["P2"]
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AL --> BX["P1"]
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AL --> BY["P2"]
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||
AM --> BZ["P1"]
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AM --> CA["P2"]
|
||
AN --> CB["P1"]
|
||
AN --> CC["P2"]
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||
AO --> CD["P1"]
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||
AO --> CE["P2"]
|
||
AP --> CF["P1"]
|
||
AP --> CG["P2"]
|
||
AQ --> CH["P1"]
|
||
AQ --> CI["P2"]
|
||
AR --> CJ["P1"]
|
||
AR --> CK["P2"]
|
||
AS --> CL["P1"]
|
||
AS --> CM["P2"]
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||
AT --> CN["P1"]
|
||
AT --> CO["P2"]
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||
AU --> CP["P1"]
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||
AU --> CQ["P2"]
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||
AV --> CR["P1"]
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||
AV --> CS["P2"]
|
||
AW --> CT["P1"]
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||
AW --> CU["P2"]
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||
AX --> CV["P1"]
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||
AX --> CW["P2"]
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||
AU --> CX["P1"]
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||
AU --> CY["P2"]
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||
AV --> CZ["P1"]
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||
AV --> DA["P2"]
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AW --> DB["P1"]
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||
AW --> DC["P2"]
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AX --> DD["P1"]
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AX --> DE["P2"]
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AY --> EY["P1"]
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AY --> ZY["P2"]
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AZY --> ZY
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BAY --> ZY
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BBY --> ZY
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BCY --> ZY
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CCY --> ZY
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DZY --> ZY
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DZY --> ZY
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EY --> ZY
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EY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
|
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY --> ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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ZY
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```
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</details>
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그림 2.13.11 Caltrans Permit Load(User Defined)
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<!-- source-page: 518 -->
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상기와 같은 방법을 통해 차량하중이 입력되면 차량하중은 전체좌표계 -Z축 방향으로 재하되고, 계산된 영향선 또는 영향면을 이용하여 지정된 이동하중조건에 따라 최대최소 설계변수(부재내력, 절점변위, 지점반력)를 산출합니다.
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영향선 또는 영향면을 이용하여 최대최소 설계변수를 산출하는 개념은 다음과 같습니다. 차량집중하중의 경우는 임의 위치의 설계변수를 구하기 위하여 해당 영향선 또는 영향면의 값과 차량집중하중의 값을 곱하게 되고, 차선분포하중의 경우는차선 전구간의 영향선(영향면)을 양(+)과 음(-)의 구간 또는 영역으로 구분하여 구분된 영향선 또는 영향면 영역을 해당구간 또는 영역에 대하여 적분한 값과 차선분포하중값을 곱함으로써 최대최소 설계변수를 구하게 됩니다. (그림 2.13.12 참조)
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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concentrated vehicle load
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I_max
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influence line for bending moment at point A
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A
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maximum positive moment at point A = P × I_max
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maximum negative moment at point A = P × I_min
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I_min
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P
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</details>
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(a) 집중차량하중(P)의 재하시 최대최소 휨모멘트의 연산방법
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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Influence line for bending moment at point B
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distributed lane load
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A2
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A1
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A3
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A4
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B
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</details>
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(b) 차선분포하중(W)의 재하시 최대최소 휨모멘트 연산방법
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그림 2.13.12 집중 및 분포차량하중의 재하시 최대최소 설계변수의 연산방법
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그리고 차선하중에서 지지점이 입력되면 한국 도로교설계기준과 AASHTO Code에서 정하고 있는 “연속보에서 차선하중으로 최대 부모멘트를 구할 때는 고려하는지점의 좌우 두 지간에 등분포 차선하중과 두 지간에서 가장 불리한 위치에 같은크기의 집중하중을 각각 두어야 하며…”의 규정에 따라 최대최소모멘트 계산용 차선집중하중이 재하 됩니다. (그림 2.13.13 참조)
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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concentrated design lane loads placed at
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the maximum points of influence line to
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find the maximum negative moment
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Pm
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Pm
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distributed design lane loads
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placed over the negative (-)
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loading condition
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A
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B
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C
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D
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E
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influence line for
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negative moment at
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support B
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location of maximum negative
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moment influence line in span A-B
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location of maximum negative moment
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influence line in span B-C
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</details>
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그림 2.13.13 연속보에서 최대부모멘트 연산용 차선하중의 재하방법
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차량의 바퀴간의 횡방향폭을 반영하여 이동하중 해석을 하고자하는 경우에는 차선의 선언시에 Wheel Spacing 을 입력하면 됩니다. Wheel Spacing 을 입력한 경우에는 Wheel Spacing을 고려하여 그림 2.13.14과 같이 영향선을 생성하고, 각 Wheel하중을 재하하여 해석을 수행합니다. Wheel Spacing 이 영인 경우에는 1개의 Line에 대한 영향선을 사용합니다. 입력창에서는 Code에 따라 Default 값을 보여주고있습니다.
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<details>
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<summary>text_image</summary>
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Center
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of
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Lane
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</details>
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그림 2.13.14 Wheel Spacing 을 입력한 경우의 차량하중의 재하방법
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