콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물의 파괴거동에 대한 실험적 연구

Abstract

표준형 파형강판을 이용한 단지간 파형강판 구조물의 시공을 개선시키고자 대골형 파형강판을 이용해 장지간화에 성공하였지만 대골형 파형강판 역시 축강성과 휨강성에 대한 저항이 부족한 문제점을 갖고 있었고, 이를 해결하기 위해 횡방향 보강재가 고안되었다. 횡방향 보강재의 이용에 따라 장지간구조물의 휨모멘트에 대한 저항과 지반안정성은 확보되었지만, 축강성의 증가가 미미하여 깊은 토피고를 감당하는 구조물의 경우 구조물의 좌굴강도와 볼트이음부의 강도를 확보할 수 없다. 이러한 문제점들의 해결책으로 콘크리트와 강재의 합성부재인 콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물이 개발되었다. 이 연구에서는 콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물의 성능평가시험을 통한 단면력을 평가하기 위하여 콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물에 사용된 강판의 인장 시험 및 대골형 파형강판의 압축 및 휨시험을 실시하여 대골형 파형강판의 재료적 특성을 검증하고 이를 바탕으로 콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물의 압축 및 휨 시험을 실시하여 평가된 압축력과 콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물의 설계 방법인 캐나다 도로교설계기준(CHBDC, 2003)의 방법으로 설계 압축력을 산정하여 비교 검토함으로써 안전율을 평가 하였다. 소재 강판 인장시험 결과 모든 시험체에서 ASTM A1018의 Grade40에서의 규정을 만족하는 것으로 확인되었다. 대골형 파형강판의 압축 및 휨 시험에서 모든 시험체에서 충분한 강성을 발휘하는 것으로 평가되었으며, 콘크리트 충전 대골형 파형강판 구조물의 정적 압축 시험 및 휨 시험에서는 일부 시험체에서 취성파괴가 나타났는데 이것은 볼트 전단이후 강판과 콘크리트 사이에 슬립이 발생하여 순간적으로 나타난 현상이며 항복이후 연성구간이 지속된 후에 파괴 되는 것으로 분석되어 모든 시험체에서 충분한 강성을 발휘하는 것으로 평가되었다. 설계 압축력과 성능평가 시험을 통하여 얻어진 축력을 비교하여 안전율을 검토한 결과 적정 안전율 이상 과도하게 나타나 CHBDC(2003)을 이용한 설계가 매우 보수적인 것으로 평가되었다. 축력을 주로 받는 구조물에서 안전율이 증가하는 이유는 좀 더 중요한 구조물에 더 큰 안전 조건을 주기 위함이다. 그러나 위 결과를 바탕으로 설계값과 시험값을 비교해 볼 때 안전율을 설계에 반영 한다면, 단면 축소 및 시공비용 절감에 따른 경제적인 시공이 가능할 것으로 판단된다.; In order to evaluate the section force with the help of the performance evaluation test of the material of the Encased-concrete Deep Corrugated Steel Plate, A Tensile test was conducted of the steel plate used in the material of the Encased-concrete Deep Corrugated Steel Plate and a compression and a flexural test of the deep corrugated steel plate. Then The characteristics was examined of the material of the deep corrugated steel plate. Based on this, The compressive force was estimated that was evaluated with the help of the compression and flexural test of the Encased-concrete Deep Corrugated Steel Plate and the compressive force by using the method of CHBDC (2003) which is the design method of the structure of the Encased-concrete Deep Corrugated Steel Plate. After comparing these two forces The safety factor was evaluated. With the help of the tensile test of the steel plate was found out that all specimens showed a yield stress of 275 MPa at Grade 40 for ASTM A1018 and that the tensile stress was higher than 380 MPa. In the case of yield stress all specimens showed more than 340 MPa. That is a value which corresponds to 113% of the yield stress of the deep corrugated steel plate. The plasticity of the steel plate was higher than 19 % which is the lowest plasticity of all specimens. The compression and flexural test of the deep corrugated steel plate showed that all specimens had a good rigidity. The static stress of the material of the Encased-concrete Deep Corrugated Steel Plate showed a ductile fracture with 638.88tonf/m of max. axial compression and 21.3mm of max. displacement. The flexural test of the material of the Encased-concrete Deep Corrugated Steel Plate showed a ductile fracture during the positive flexural moment of max. load capacity of 153.5tonf and ultimate moment load of 64.3tonf/m. During the negative flexural moment the maximum load capacity was 154.3tonf and the ultimate moment load was 64.7tonf/m. In the case of some specimens that were as big as 7 mm there occurred a brittle fracture. This was a phenomenon that occurred in the moment when the steel plate and the concrete were broken up after the shear of bolt. As the ductile space of about 50 mm continued after the yield it was interpreted as destructed. By comparing the axial compression and the axial force and examining the safety factor was found that all variables were bigger than 1, the max. safety factor was 4.82 and that the design which used CHBDC (2003) was quite conservative.