A suspension bridge is a type of bridge in which the beam is suspended by load-bearing cables. There are two classifications: the self-anchored suspension bridge has the main cable anchored to the bridge girders, and the earth-anchored suspension bridge has the main cable anchored to a large anchorage. Although a suspension bridge is structurally safe, it is prone to be damaged by various actions such as hurricanes, tsunamis and terrorist incidents because its cables are exposed. If damage to a cable eventually leads to the cable rupture, the bridge may collapse. To avoid these accidents, studies on the dynamic behavior of cable bridges due to the cable rupture have been carried out. Design codes specify that the calculated DAF (dynamic amplification factor) should not exceed a certain value. However, it has been difficult to determine DAFs effectively from dynamic analysis, and thus no systematic approach has been suggested. The current study provides a guideline to determine DAFs reliably from the dynamic analysis results and summarizes the results by applying the method to an earth-anchored suspension bridge. In the study, DAFs were calculated at the location of four structural parts, girders, pylons, main cable and hangers, with variations in the rupture time.

최근 들어 심해역에 대한 개발과 합섬섬유 재질 케이블의 발달로 인하여 저장력 케이블의 사용이 증가되었다. 저장력 케이블은 장력에 의한 복원력이 작기 때문에 대변위가 발생하게 되며, 따라서 기하학적 비선형이 강하게 나타나게 된다. 또한 해양환경에서는 유체 비선형도 작용하게 된다. 본 연구에서는 수치해석적 방법을 통하여 불균일하게 구성된 예인되는 저장력 케이블의 3차원 동적거동 해석을 수행한다. 수치해석에서는 유체 및 기하학적 비선형과 굽힘강성이 고려되며, 유한차분법(음해법)을 적용하여 풀이된다. 비선형 해를 구하기 위해서 뉴톤-랍슨 방법을 사용한다. 대형 행렬을 풀이하기 위하여 불록삼중대각행렬 풀이법이 적용되는데, 이 방법은 일반적인 행렬 풀이법인 가우스-조르단 방법에 비하여 계산시간을 상당히 줄일 수 있었다. 선배열 음탐 케이블에 대한 다양한 예제해석을 수행하였으며, 해석결과는 미국 우즈홀 해양연구소에서 개발된 프로그램 결과와 잘 일치하였다.

이전의 연구에서 하중증분법을 이용하여 지점 변위를 일으키고 자중. 부력, 그리고 조류력을 받는 해양케이블의 초기평형 상태를 결정하였다 본 연구에서는 이 상태를 기준으로 동적으로 지점운동 또는 지진하중에 대하여 첨가질량 및 케이블운동에 의한 Morison force를 고려한 해양케이블의 동적 비선형해석을 수행한다 지점운동과 지진력을 받는 수중케이블에 대하여 기하학적인 비선형해석을 수행하고 해석결과의 분석을 통하여 해양케이블의 동특성을 파악한다.

수중 케이블의 동적 거동은 비선형 거동을 보이게 되는데 특히 기하하적 비선형성에 크게 영향을 받는다. 또한, 유체의 흐름으로 인하여 동적 거동의 해석은 더욱 복잡하고 어려워지기 때문에 해석적인 접근 방법에는 한계가 있다. 본 연구에서는 탄성 현수선 케이블요소에 동수력을 고려할 수 있게 하였다. 즉, 동수력을 받는 3차원 탄성 현수선 케이블를 정식화하고, 정적 및 동적 해석을 수행할 수 있는 유한요소 방법을 제시하였다. 동수력은 수정된 Morison 방정식을 이용하여 산정하였다. 제시된 방법으로 구한 수중케이블에 관한 동적 거동을 파악하려 하였으며, 정박 또는 예인에 사용하는 수중케이블의 경우 조류의 방향 및 케이블의 경사각에 따른 동적거동의 변화를 알아볼 수 있다.