보강재를 적용한 고강도강재의 극한거동에 관한 연구

Abstract

최근 교량의 설계의 편의성과 내구성 확보, 유지관리는 물론 미관상 우수하고 경제적인 구조물에 대한 인식으로 고성능, 고기능의 건설재료가 적극적으로 도입되고 있는 추세이다. 이에 국내에서 고강도강재가 개발되었지만, 적합한 설계기준과 적용성에 있어서 제한을 받고 있다. 본 연구에서는 복부판의 폭 - 두께비 (세장비)변화를 주어 복부판 두께 감소와 2차 부재의 감소 효과에 대하여 검토하고 세장비의 범위를 규명하였다. 판의 좌굴강도 이론과 탄성좌굴 이론을 근거로 하여 유한요소 구조해석을 수행하였으며, AASHTO LRFD (2010) 시방서와 국내 도로교설계 기준 (2010)의 수직보강재 부분의 설계식을 참고하였다. 그리고 강종별로 I형 플레이트거의 극한거동과 지간에 따른 피로응력분포를 알아보기 위해 MIDAS Civil을 이용하여 구조해석을 하였으며, 수직보강재가 설치된 것과 설치하지 않은 것으로 구분하여 비교 분석해 보았다. 해석에 사용된 강재는 일반강재 SM490, SM570과 고강도강재 HSB500, HSB600, HSB800이다. 하중에 대해서는 정적하중과 이동하중 을 고려하였으며, 경계조건은 단순지지 경계조건을 갖도록 적용시켰다. 유한요소해석으로부터 항복모멘트와 극한모멘트에 대한 수치를 얻고 Mathcad 프로그램을 이용하여 세장비와 항복모멘트, 극한모멘트의 관계를 통하여 고강도강재를 적용하여 단면을 설계하면 일반강재에 비해 세장비를 작게 하고 2차 부재를 생략하거나 감소시킬 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.