상부철근이 부분제거된 판형교 바닥판의 개발(최종) : (New Concept for Top Reinforcement Design of Decks on Steel I-Girder Bridges)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Current specification prescribes that upper and lower reinforcement mat is required in the same amount to resist negative and positive moment in bridge decks. But the negative moment is much smaller than positive moment because the actual behavior of deck consists of local deflection of slab and differential deflection of girder. From this study, the simplified analysis method based on force method and slope-deflection method was developed and verified by finite element programs. The negative moment obtained from this method is smaller than KHBDC's by 40~50% in the middle of bridge, and is affected by variable parameters as shape factor(S/L) of slab, relative stiffness ratio, and so on. This investigations indicate that the upper reinforcement mat to resist negative moment can be removed and further experimental study is required to consider durability and serviceability. From this new design concept, the construction expense can be reduced and the problem of decreasing durability resulting from corrosion of upper reinforcement steel settled.

국문 초록 (Abstract)

기존의 바닥판 설계 규정은 단순지지된 판에서 유도된 Westergaard 이론에 근거하고 있으므로, 상부와 하부에 같은 양의 철근을 배근하도록 되어있다. 그러나 바닥판의 실제 거동은 하중에 의한 국부처짐과 지점의 상대처짐에 의한 효과가 중첩되어 발생하므로, 지점부에 발생하는 부모멘트는 정모멘트보다 상당히 작은 값이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 응력법과 처짐각법의 원리를 이용한 간략해석법을 개발하여 사용하중 상태에서 바닥판에 발생하는 부모멘트를 산정하였으며, 유한요소해석법을 통해 그 타당성을 검증하였다. 그리고 바닥판의 형상비와 상대강성비 등의 매개변수에 대한 부모멘트 변화 추이를 분석하였다. 또한 연구 결과, 현 시방규정과 비교할 때 경간 중앙에서 40∼50%정도의 차이를 보이고 있음을 알 수 있었으며 본 연구로 상부철근이 부분 제거된 새로운 바닥판의 설계를 위한 이론적 근거를 마련하였다. 따라서 추가적인 연구를 통하여 사용성과 내구성이 확보되면 보다 합리적이고 경제적인 교량 바닥판의 모델을 개발할 수 있을 것이다. 새로 개발될 바닥판 모델은 상부철근의 제거시킴으로서 재료비 및 인건비의 절감 효과를 기대할 수 있으며, 온도와 건조수축 등에 의한 균열 발생을 억제하고 특히 염화 칼슘 등에 의한 철근의 부식을 방지하여 내구성을 증진시킴으로써 경제성을 확보할 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 1.1 연구 배경
• 1.2 연구 동향
• 1.3 연구목표 및 범위
• 2. 판형교 바닥판의 거동특성
• 2.1 합성거더교의 거동특성
• 2.2 판형교 바닥판의 거동특성
• 2.3 바닥판의 아치 효과
• 3. 간략 해석법의 개발
• 3.1 평판이론
• 3.2 조화해석법
• 3.3 응력법을 이용한 바닥판 부모멘트 계산
• 3.4 처짐각법을 이용한 바닥판 부모멘트 산정
• 3.5 연속교 바닥판의 부모멘트
• 4. 유한요소법을 이용한 해석모델의 검증
• 4.1 3거더 단순교
• 4.2 4거더 단순교
• 4.3 5거더 단순교
• 4.4 연속교
• 5. 매개변수에 따른 거동특성
• 5.1 형상비(S/L)의 영향
• 5.2 하중의 재하위치
• 5.3 상대 강성비(H)
• 5.4 단순교와 연속교
• 6. 기존 시방규정과의 비교
• 6.1 시방서 규정
• 6.2 계산 결과의 비교
• 7. 모형시험체의 제작
• 7.1 상사법칙
• 7.2 실규격 판형교의 설계
• 7.3 모형시험체의 설계
• 참고문헌