면내 거셋 용접연결부의 피로강도

배두병,Bae, Doobyong 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.6

본 논문은 강교량에서 큰 응력범위가 발생하는 위치에 불가피하게 존재하는 가장 일반적인 피로 취약 상세인 면내 거셋 용접부에 대한 3단계에 걸친 피로 시험 결과를 분석 평가 하였다. 플랜지 및 부착물의 두께, 부착물의 길이와 적용강재를 변화시킨 총 57개의 피로 시험편이 제작되어 인장피로시험이 수행되었으며, 1단계 시험에서는 실물크기 및 시험체에 대한 피로 실험도 수행되었다. 실험 결과로부터 현 설계기준에 제시된 대상상세에 대한 피로강도 기준의 적정성을 평가하고, 플랜지와 용접 연결된 부착물의 두께, 길이 등의 기하학적 형상 및 적용강재의 강도가 피로강도에 미치는 영향과 균열의 발생 및 진전 거동 특성을 규명하였다. 외국의 피로실험 자료와 비교 분석한 결과 강재가 서로 달라도 유사한 피로강도를 갖는 것으로 나타났으며, 이는 강종 보다는 기하학적 형상 및 용접관련사항이 피로강도에 미치는 영향이 크다는 것을 나타내며, 형상에 따라 응력집중계수의 차이가 매우 커서 거셋 부착부의 변화부 반경, 길이 및 플랜지의 폭에 따라 상세분류를 좀더 세분화 할 필요가 있는 것으로 나타났다. This s paper presented the results of the three phases of fatigue tests to determine the fatigue strength of in-plane welded gusset joints, which are the most common details inevitably existing in the region of high stress range. A total of 57 fatigue specimens with varying thickness and strengths were made and tensile fatigue tests performed. One full-scale beam fatigue test was also performed. The validity of the fatigue strength of those details in the specification was confirmed, with the effects of thickness of flanges and welded attachments, length of attachments, and strength of applied steel examined. The characteristics of crack initiation and propagation were also observed. The test result was evaluated by comparing it with other test data and fatigue criteria of other countries. To determine the degree of stress concentration in the weld toe depending on geometric configuration such as attachment length and transition radius, analyses were performed. Compared to the present specification, analytical results indicate the need to revise and subdivide the detail categories.

절곡강판을 이용한 교량용 강-콘크리트 합성 바닥판의 피로 성능평가

안진희,심정욱,정연주,김상효,Ahn, Jin Hee,Sim, Jung Wook,Jeong, Youn Joo,Kim, Sang Hyo 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.6

본 연구는 하부 절곡강판과 T형강을 D16mm 스터드 전단연결재를 이용하여 콘크리트와 일체화시킨 교량용 강합성 바닥판의 피로 거동 및 피로성능을 평가하기 위한 것이다. 제안된 강합성 바닥판의 피로성능 평가를 위하여 총 8본의 시험체가 제작되었으며, 각각의 시험체에 3 종류의 일정진폭을 가진 피로하중이 재하되었다. 피로실험결과, 피로균열은 강합성 바닥판 하부 절곡강판의 절곡점에서 발생하여 상부 T형강으로 진전되는 것으로 나타났으며, 피로하중에 따라 시험체의 변위 및 변형률이 증가하고 피로균열발생 후 변위와 변형률이 급격히 변화하였다. 제안된 강합성 바닥판의 피로강도는 도로교설계기준 및 도로교설계기준 피로상세 범주의 자료가 된 NCHRP 102와 NCHRP 147 보고서의 피로실험결 과와 비교하여 평가한 결과 대상 강합성 바닥판은 피로상세 범주 C에 해당하는 것으로 평가되었다. This paper deals with the fatigue behavior and strength of a new-type of steel-concrete composite bridge deck. The new-type composite bridge deck consists of corrugated steel plate, welded T-beams, stud-type shear connectors and reinforced concrete filler. A total of eight composite bridge deck specimens were fabricated, the fatigue tests were conducted under four-point bending test with three different stress ranges in constant amplitude. According to the test results, the fatigue crack generated at the welding part of the corrugated steel plate, progressed down to the bottom of the steel plate and encountered the crack, which came out from the opposite side at the same position. After the two cracks were connected at the bottom of the steel plate, the lower flange was cut off and the fatigue crack developed up to the T-beam. And the displacements and strains of fatigue test specimens were increasing with cyclic loading number, these were changed sharply at the fatigue failure. The fatigue results are compared with the design S-N curves specified in the Korea Highway Bridge Design Specifications and data in NCHRP 102 and NCHRP 147 report. The new-type composite bridge deck has a stress category of C, which means that new-type composite bridge deck can be designed by the current fatigue design specifications provided for steel members.

강구조상세부의 피로저항능력 개선을 위한 응력완화홀 적용성 평가

정경섭,남승훈,김경남,양건봉 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.5

In steel bridges, there are several details that constrain the deformation such as buckling by external forces. Most of these details which are composed of the intersection members have scallops in order to exclude the weld defectsinherently and to get the ease of fabrication and also to decrease the stress concentration. In this study, stress relief hole(SRH) near stress concentration zone with detail category D or under is proposed as a method to improve the resistance onthe fatigue crack initiation to detail category C. And the effects of the appropriate size and location of SRH were examinedand the applicability to improve the fatigue resistance of the floorbeam web and the rib wall at rib/floorbeam intersection inthe orthotropic steel deck bridge was evaluated. 강교량에는 외력에 대해 저항하는 부재의 좌굴 등의 변형을 구속시키기 위한 여러 상세부들이 존재한다. 이들 상세부는 상호교차하는 부재들로 구성되고 제작의 용이성, 용접결함의 원천적 배제 및 응력집중을 완화시키기 위해 스켈럽을 이용해 왔다. 본 연구에서는교차부에 발생되는 응력집중으로 상세범주 D등급 이하를 갖게 되는 강교량 상세부의 피로저항 능력을 상세범주 C등급 이상으로 개선시키는방안으로 응력완화홀(SRH)을 제안하였다. 적절한 크기 및 위치의 SRH 효과를 확인하고 이를 강바닥판교의 U-rib와 가로보 교차부에 작용시켜 SRH에 의한 피로저항능력 개선 가능성을 확인하였다.

강구조상세부의 피로저항능력 개선을 위한 응력완화홀 적용성 평가

정경섭,남승훈,김경남,양건봉,Jung, Kyoung Sup,Nam, Seung Hoon,Kim, Kyoung Nam,Yang, Keon Bong 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.5

강교량에는 외력에 대해 저항하는 부재의 좌굴 등의 변형을 구속시키기 위한 여러 상세부들이 존재한다. 이들 상세부는 상호 교차하는 부재들로 구성되고 제작의 용이성, 용접결함의 원천적 배제 및 응력집중을 완화시키기 위해 스켈럽을 이용해 왔다. 본 연구에서는 교차부에 발생되는 응력집중으로 상세범주 D등급 이하를 갖게 되는 강교량 상세부의 피로저항 능력을 상세범주 C등급 이상으로 개선시키는 방안으로 응력완화홀(SRH)을 제안하였다. 적절한 크기 및 위치의 SRH 효과를 확인하고 이를 강바닥판교의 U-rib와 가로보 교차부에 작용시켜 SRH에 의한 피로저항능력 개선 가능성을 확인하였다. In steel bridges, there are several details that constrain the deformation such as buckling by external forces. Most of these details which are composed of the intersection members have scallops in order to exclude the weld defects inherently and to get the ease of fabrication and also to decrease the stress concentration. In this study, stress relief hole (SRH) near stress concentration zone with detail category D or under is proposed as a method to improve the resistance on the fatigue crack initiation to detail category C. And the effects of the appropriate size and location of SRH were examined and the applicability to improve the fatigue resistance of the floorbeam web and the rib wall at rib/floorbeam intersection in the orthotropic steel deck bridge was evaluated.

공용중인 교량의 응력이력 계측 및 응력범주를 고려한 피로평가

나성옥,권민호,차철준,김인호 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.2

The proper stress history measurement should be conducted in order to examine the accurate cause of fatigue cracks or the fatigue safety in the steel bridge. Only one strain gauge is generally installed in the field for the stress history examination because of the field circumstances, economic feasibility, workability, and so on. However, this method may not consider the actual size ofthe specific structure, the gauge length, and the affect of stress concentration in the welded joint. In addition, it is difficult to applyfor the stress analysis. Therefore, this study suggests improvements that are a great number of gauge installations, the gauge location adjustment, and the use of the minimum length gauge. It is drived the correlative equation of strain for the distance between the welding toe and the strain gauge installation, and compare correlative equation with equation of IIW. Also, this studycould estimate the remaining life and fatigue damage of bridge in service by selecting the suitable stress category. In conclusion, it is possible to understand the member which is high in the fatigue cracks, and the quantitative relations between the welding toeand the strain gauge installation distances. The proposed approach in this study can make an more accurate fatigue damage and a remaining life prediction so that the improved method should be applied in measuring the strain of bridges from now on. 강교의 정확한 피로균열의 발생원인 또는 교량의 피로안전성을 검토하기 위해서는 적합한 응력이력 측정이 요구된다. 그러나 실제 현장에서의 응력이력 측정은 현장 여건과 경제성, 작업성 등의 이유로 1개소의 스트레인게이지를 설치하여 계측을 실시한다. 이는 특정 구조물의 실제 치수와 게이지 길이 용접부 응력집중 등의 영향을 고려하지 못하고, 구조 모델링을 통한 응력해석에도 많은 어려움이 있다. 그러므로 본 연구에서는 용접단부에 다수의 게이지 설치, 최소 길이 게이지 사용, 설치 위치 등의 개선된 방법을 적용하여 용접단부와 스트레인게이지 설치 거리에 따른 변형률 진폭에 대한 상관식을 도출하고 국제용접협회 (IIW)의 제안식과 비교하였다. 또한 적합한 피로등급 상세범주 선정을 통해 공용중인 교량의 피로손상도 평가 및 잔존수명을 예측하고 분석하였다. 그 결과 피로균열 발생빈도가 높은 부재파악, 용접단부와 게이지 설치 거리에 따른 변형률의 정량적 파악으로 정확한 피로손상도 평가 및 잔존수명 예측이 가능하므로 향후 교량의 응력이력계측 시 개선된 방법을 적용해야 할 것이다.