세로리브 내부 보강상세에 따른 강바닥판 연결부의 피로거동 특성에 관한 해석적 연구

Abstract

강바닥판은 사하중 절감이 절실히 요구되는 장대 교량에 있어서 매우 유리한 구조를 가지기 때문에 외국에서는 강바닥판을 이용한 교량의 시공 사례가 많고 국내에서도 다수의 강바닥판교가 시공 또는 계획되고 있다. 또한 강바닥판은 교량을 가설한 후에 콘크리트 공사가 없기 때문에 그만큼 공기를 단축할 수 있는 점이나 들보의 높이가 적어져서 날씬한 형상으로 할 수 있기 때문에 미관을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 가설 공사비를 절감시킬 수 있는 등 많은 장점을 갖고 있다. 강바닥판은 이상과 같이 많은 장점을 갖는 구조이지만 비교적 얇은 강판을 복잡한 형상으로 용접하여 조립함에 따라 많은 양의 용접을 피할 수 없고, 이로 인한 용접 결함, 잔류응력, 면내 및 면외 변형의 발생 등이 문제점으로 지적되고 있다. 더욱이 자동차 하중을 직접 지지하고 이들을 주구조로 전달하고 있기 때문에 도로교의 각 부재중에 피로손상이 생기기 쉬운 부분이라고 말할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 강바닥판 교량의 피로균열이 빈번히 발생하는 세로리브 및 세로리브와 가로리브 연결부, 가로리브 슬릿부를 대상으로 세로리브 내의 보강상세에 따른 구조거동을 분석하기 위하여 벌크헤드 및 수직리브에 대해서 형상 및 부착위치에 따른 변수로 정밀 구조해석을 수행하여 다음과 같은 결과를 도출하였다. 세로리브 내에 보강상세를 적용하는 것이 보강상세 없는 경우보다 응력 감소에 효과가 있었으며, 벌크헤드 플레이트 보다는 수직리브 상세가 보다 효과가 있는 것으로 나타났다. 수직리브 크기는 50mm, 부착위치는 가로리브 스켈럽 연결부보다 아래 방향에 설치하는 것이 더 낮은 응력 거동을 보이는 것을 알 수 있었다. 또한 보강상세 적용에 있어 제작오차가 발생할 경우에는 응력 경감보다는 오히려 응력집중을 더욱 유발함을 알 수 있었다.

In the orthotropic steel deck has many advantages that a shortly term of works because it does not work about concrete after construction bridge and it makes slim shape by low crossbeams. but it is not avoid many weldings because it make complex shape with having thin steel plate by weldings, so orthotropic steel decks have been pointed out to the problem on welding defect, residual stress, in plane or out plane strain. with like this reason, The foreign countries have many data by experiments and researches about fatigue damages, case of domestic has progress the research but have not sufficient data which is suitable in domestic actually.

In this paper, accomplished a FEM analysis about longitudinal rib, longitudinal rib and cross rib connect part, corss rib slip where the fatigue crack of the orthotropic steel decks. the result, optimum reinforcement details appeared that vertical rib size 50mm and it is visible a low stress which it attach in lower part direction than longitudinal rib and cross rib connect part. also, the case where the production error will occur rather stress concentration more than stress reduction. so we will be necessary more correct production process and research.