프리스트레스 도입에 의한 철골 매입 합성 슬래브 개발 = (A) study of composite steel beam encased in concrete

국문 초록 (Abstract)

합성형은 일반적으로 크게 강재와 콘크리트 슬래브가 전단연결재에 의해 연결된 합성거더형과 강재를 콘크리트로 둘러싼 매립형으로 나눌 수 있다. 합성거더형은 첫째 매립형에 비해 단면이 크며, 둘째 좌굴에 취약하여 전단연결재 및 보강재가 필요하고, 셋째 강재노출로 인한 유지관리의 어려움이 있다.
그리고 매립형은 인장부 콘크리트 균열제어가 어렵고 국내의 연구와 기준이 미흡한 실정이다. 따라서, 이러한 문제점을 개선한 Prestressed Filler Beam Deck의 단면특성에 따른 설계방법 구조실험과 실구조물 현장 재하실험을 통한 거동특성 분석 결과는 다음과 같다.
1) 정적 휨파괴 실내실험결과, 콘크리트와 강재의 하중에 따른 변형률과 단면변형 양상으로부터 프리스트레스 필러 빔 덱은 특별한 전단연결재 없이 표면부착에 의해 합성이 이루어지며 실거동이 full stressing 방법에 의한 설계개념에 부합하고 연성파괴를 유도할 수 있음을 알 수 있다.
2) 반복재하 실내실험결과, 반복재하횟수 100만회에서 초기균열(0.05mm)이 발생하였으며 200만회에서 약 12%(크리프에 의한 소성변형 제외)의 변위증가를 보였다. 이는 휨균열발생으로 인한 휨강성의 저하로 사료되며, 철근보강으로 휨강성의 감소를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.
3) 허용응력이론에 의한 공용 내하력 평가에서는 음동교의 공용 내하력은 외측거더의 경우 DB-128ton, 내측거더의 경우 DB-79ton 으로 평가되어 설계하중인 DB-24ton 을 상회하고 있음을 알 수 있고, 신뢰성에 의한 방법도 목표신뢰성지수 β0=3.0보다 높은 3.83값으로 평가되어 우수한 내하성능을 보이고 있다.
개발된 프리스트레스트 필러 빔 덱은 첫째 장지간이 필요한 경우 (도로교의 경우 최대 50m, 철도교의 경우 최대 35m), 둘째 형고의 높이가 제약을 받는 경우, 셋째 성토작업량의 절감이 필요한 경우, 넷째 기존교량의 상판교체시에 도로교와 철도교에 폭넓게 적용할 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 = 1
• 1.1 개발배경 및 목적 = 1
• 1.2 개발범위 및 내용 = 2
• 제 2 장 PFB의 개요 = 5
• 2.1 개념 및 역학적 특성 = 5
• 2.2 설계 및 시공 이점 = 6
• 2.3 적용범위 = 6
• 제 3 장 단면해석및 설계 = 8
• 3.1 개요 = 8
• 3.2 제작 과정 및 단계별 응력 검토 = 8
• 3.3 긴장력의 도입및 손실 = 11
• 3.4 크리프의 건조수축의 영향 = 14
• 제 4 장 실내실험 = 16
• 4.1 실험체 제작 = 16
• 4.2 사용장비 및 계측방법 = 20
• 4.3 실험체 설치 및 하중재하 = 22
• 4.4 실험방법 = 23
• 4.5 정적 휨 파괴 실험 결과 = 25
• 4.6 반복재하실험 = 31
• 4.7 실내시험 고찰 = 34
• 제 5 장 실구조물 현장재하 = 35
• 5.1 교량제원 = 35
• 제 6 장 비파괴시험 결과 = 36
• 6.1 반발경도시험 결과 = 36
• 제 7 장 재하시험 = 37
• 7.1 게이지 부착위치 = 37
• 7.2 하중재하위치 = 39
• 7.3 재하차량 = 40
• 7.4 정적재하시험 = 41
• 7.5 동적재하시험 = 47
• 제 8 장 구조해석 = 53
• 8.1 구조해석 = 53
• 8.2 3차원 FEM 구조해석 = 56
• 8.3 허용응력법에 의한 구조 안전도 평가 = 58
• 8.4 허용응력법에의한 내하력 평가(방법1) = 69
• 8.5 재하차량 처짐해석 = 74
• 8.6 신뢰성 방법에 의한 안전도 및 내하력 평가(방법2) = 76
• 8.7 시험시공 결과고찰 = 82
• 제 9 장 결론 = 84
• 참고문헌 = 85