콘크리트 충전 고강도 대골형 파형강판 합성구조물에 대한 특성

Abstract

현재 국내에는 파형강판 구조물에 관한 시방규정 및 설계방법이 없어 국외의 기술을 도입하여 설계와 시공에 적용하고 있다. 국내에서 사용되고 있는 기존의 파형강판 구조물은 4mm에서 8mm 두께의 플레이트와 뒤채움재로 구성된 지반-플레이트 합성구조시스템으로서, 현재 다양한 토목구조물에 적용되고 있다. 기존 파형강판 구조물은 단지간(10m로 제한)에 사용되어 왔으며 그 사용목적상 장지간의 필요성에 따라 대골형 파형강판 구조물이 개발 되었지만 이는 지간 20m로 제한되어 왔다. 최근에는 파형강판의 사용이 점차적으로 증대됨에 따라 국내에서 장지간(20m 이상) 확보에 대한 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 기존 대골형 파형강판 구조물과의 비교·분석을 위해 표준형 강재 대신에 고강도 강재를 적용하여 압축력과 축강성을 보강한 콘크리트 충전된 고강도 대골형 파형강판 합성 구조물을 제작하고자 다양한 시험체를 이용하여 고강도 대골형 파형강판 구조물의 성능향상을 위한 기초자료를 수립하였다. 이에 따라, 캐나다에서 사용하는 파형강판 설계방법인 CHBDC(2003)에 대한 콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물의 설계 및 설계기준상의 안전성을 고려하였고, 국내에서 생산된 고강도 대골형 파형강판에 대한 소재강판 인장시험을 실시하여 재료성능을 검토하였다. 그 결과, 소재 강판 인장시험에서는 모든 시험체에서 ASTM A1018의 Grade40에서의 규정을 만족하는 것으로 확인되었다. 고강도 대골형 파형강판 구조물의 압축 및 휨 시험에서 모든 시험체에서 충분한 강성을 발휘하는 것으로 평가되었으며, 콘크리트 충전 고강도 대골형 파형강판 구조물의 정적 압축시험 및 휨 시험에서는 일부 시험체에서 취성파괴가 나타났다. 이는 볼트 전단 이후 강판과 콘크리트 사이에 슬립이 발생하여 순간적으로 나타난 현상이며 항복 이후 연성구간이 지속된 후에 파괴되는 것으로 분석되어 모든 시험체에서 충분한 강성을 발휘하는 것으로 평가되었다. 결과적으로, 본 연구에서 제시한 대골형 파형강판의 성능향상 결과는 향후 장지간 구조물을 포함한 다양한 구조물의 설계시 충분히 활용 가능할 것으로 판단된다.