강상자형 거더교는 얇은 강판을 상자형 단면으로 결합하여 외력에 저항 하는 구조 부재로서, 하부 플랜지가 넓기 때문에 휨에 대해 I형 거더교보다 매우 효과적으로 저항할 수가 있다. 또한 단면이 폐단면으로서 교량의 비틀림에 대해서 매우 큰 강성을 가지며 횡방향 하중에 대한 분배효과가 상대적으로 뛰어나기 때문에 매우 효율적인 설계가 가능하여 곡선교나 지간 30m이상의 직선교에 널리 사용되고 있다. 유지관리 측면에서도 거더 ...
강상자형 거더교는 얇은 강판을 상자형 단면으로 결합하여 외력에 저항 하는 구조 부재로서, 하부 플랜지가 넓기 때문에 휨에 대해 I형 거더교보다 매우 효과적으로 저항할 수가 있다. 또한 단면이 폐단면으로서 교량의 비틀림에 대해서 매우 큰 강성을 가지며 횡방향 하중에 대한 분배효과가 상대적으로 뛰어나기 때문에 매우 효율적인 설계가 가능하여 곡선교나 지간 30m이상의 직선교에 널리 사용되고 있다. 유지관리 측면에서도 거더 강재의 절반이 폐단면 내에 있으므로 부식에 큰 저항성을 가지며 미학적으로도 매우 만족스러워서 많이 적용되고 있다. 강상자형 거더교는 상부 플랜지 내측판의 유무에 따라 개단면 강상자형 거더교(이하 U형 거더교)와 폐단면 강상자형 거더교로 나눈다. 폐단면 강상자 거더의 경우 지간부 주형의 상부플랜지의 기능이 바닥 슬라브와 중복되어 효용성이 떨어지며 지점부에서 인장부 강재 단면이 크므로 저항능력은 우수하나 종방향 보강재의 배치가 필요하다. U형 거더는 주형의 상부 플랜지를 최소로 하고 대신 바닥 슬라브를 상부 플랜지로 활용하여 구조적 효율성을 최대로 하여 관성모멘트나 비틀림에 대한 슬라브의 역할을 극대화 할 수 있다. 콘크리트 바닥판과의 합성전에 거더는 양생이 안된 콘크리트 바닥판의 하중을 받게 되므로 콘크리트 타설시 상부 플랜지의 좌굴을 방지 하기 위해 별도의 보강이 필요하다. 또한 개단면을 적용함에 있어 폐단면에 비해 비틀림에 대한 단면상수가 부족하고 운반 및 가설시 단면변형이나 횡방향 풍하중을 받게 될 경우 횡방향 좌굴등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 수평브레이싱, 다이아프램등을 적용한다. 또한 바닥판 누수에 따른 강형의 내부부식에 대해 별도의 대책을 수립하여야 한다. U형 거더는 폐단면 강상자형 거더와 마찬가지로 강판형에 비하여 세장 비가 큰 플랜지와 복부판으로 이루어지기 때문에 이들 판요소(하부플랜지, 복부판)의 국부좌굴이 설계시 매우 중요한 고려사항이 된다. 우리 나라의 도로교 기준을 살펴보면 U형 거더를 포함한 일반적인 강상자형 거더의 설계를 위한 별도의 규정이 없다. 또한. AASHTO spec.에서도 U형 거더의 횡방향 브레이싱이 필요로 하는 강도와 강성을 비롯하여 U형 거더의 횡방향 브레이싱의 설계방법을 제시하지 못하고 있다. U형 거더는 콘크리트 슬래브가 양생되어 단면이 폐합되기 전까지 단면의 비틀림 강성이 매우 작다. 합성단면으로 역할을 수행하기 이전의 제작, 운반, 설치, 바닥판 타설 등의 단계에서 상부플랜지는 압축상태에 있고 횡방향 비틂좌굴의 영향을 받기 쉬우므로 작용하는 비틀림 모멘트에 대비하여 충분한 비틀림 강성을 얻고 상부플랜지가 밖으로 벌어지는 것을 막아주는 역할을 하도록 수평브레이싱을 설치해야 한다. 수평브레이싱을 설치하면 비록 단면이 폐합되지는 않았지만 가상의 폐합단면이 되어 순수비틀림강성이 크게 증가한다. U형 거더에 배치된 최소 브레이싱은 시공단계에서의 부적절한 상황에 대비하고 각종 하중을 저항하기 위하여 필요하며, 콘크리트 바닥판이 타설된 이후에는 사용되지 않기 때문에 상당히 중요하다. 이에 U형 거더의 시공중 비틂좌굴과 거동을 파악하기 위해 경기도 여주의 고속도로 시공현장에 실제 시공중인 교량과 그 교량을 단순화한 모델을 이용하여 수치적으로분석한다. 특히 대상 교량은 현장 사정에 의해 사교로 설계·시공되어 직교에 비해 비틂에 대한 문제가 더욱 크게 발생하므로 이에 대한 해석적 연구를 수행하였다.
강상자형 거더교는 얇은 강판을 상자형 단면으로 결합하여 외력에 저항 하는 구조 부재로서, 하부 플랜지가 넓기 때문에 휨에 대해 I형 거더교보다 매우 효과적으로 저항할 수가 있다. 또한 단면이 폐단면으로서 교량의 비틀림에 대해서 매우 큰 강성을 가지며 횡방향 하중에 대한 분배효과가 상대적으로 뛰어나기 때문에 매우 효율적인 설계가 가능하여 곡선교나 지간 30m이상의 직선교에 널리 사용되고 있다. 유지관리 측면에서도 거더 강재의 절반이 폐단면 내에 있으므로 부식에 큰 저항성을 가지며 미학적으로도 매우 만족스러워서 많이 적용되고 있다. 강상자형 거더교는 상부 플랜지 내측판의 유무에 따라 개단면 강상자형 거더교(이하 U형 거더교)와 폐단면 강상자형 거더교로 나눈다. 폐단면 강상자 거더의 경우 지간부 주형의 상부플랜지의 기능이 바닥 슬라브와 중복되어 효용성이 떨어지며 지점부에서 인장부 강재 단면이 크므로 저항능력은 우수하나 종방향 보강재의 배치가 필요하다. U형 거더는 주형의 상부 플랜지를 최소로 하고 대신 바닥 슬라브를 상부 플랜지로 활용하여 구조적 효율성을 최대로 하여 관성모멘트나 비틀림에 대한 슬라브의 역할을 극대화 할 수 있다. 콘크리트 바닥판과의 합성전에 거더는 양생이 안된 콘크리트 바닥판의 하중을 받게 되므로 콘크리트 타설시 상부 플랜지의 좌굴을 방지 하기 위해 별도의 보강이 필요하다. 또한 개단면을 적용함에 있어 폐단면에 비해 비틀림에 대한 단면상수가 부족하고 운반 및 가설시 단면변형이나 횡방향 풍하중을 받게 될 경우 횡방향 좌굴등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 수평브레이싱, 다이아프램등을 적용한다. 또한 바닥판 누수에 따른 강형의 내부부식에 대해 별도의 대책을 수립하여야 한다. U형 거더는 폐단면 강상자형 거더와 마찬가지로 강판형에 비하여 세장 비가 큰 플랜지와 복부판으로 이루어지기 때문에 이들 판요소(하부플랜지, 복부판)의 국부좌굴이 설계시 매우 중요한 고려사항이 된다. 우리 나라의 도로교 기준을 살펴보면 U형 거더를 포함한 일반적인 강상자형 거더의 설계를 위한 별도의 규정이 없다. 또한. AASHTO spec.에서도 U형 거더의 횡방향 브레이싱이 필요로 하는 강도와 강성을 비롯하여 U형 거더의 횡방향 브레이싱의 설계방법을 제시하지 못하고 있다. U형 거더는 콘크리트 슬래브가 양생되어 단면이 폐합되기 전까지 단면의 비틀림 강성이 매우 작다. 합성단면으로 역할을 수행하기 이전의 제작, 운반, 설치, 바닥판 타설 등의 단계에서 상부플랜지는 압축상태에 있고 횡방향 비틂좌굴의 영향을 받기 쉬우므로 작용하는 비틀림 모멘트에 대비하여 충분한 비틀림 강성을 얻고 상부플랜지가 밖으로 벌어지는 것을 막아주는 역할을 하도록 수평브레이싱을 설치해야 한다. 수평브레이싱을 설치하면 비록 단면이 폐합되지는 않았지만 가상의 폐합단면이 되어 순수비틀림강성이 크게 증가한다. U형 거더에 배치된 최소 브레이싱은 시공단계에서의 부적절한 상황에 대비하고 각종 하중을 저항하기 위하여 필요하며, 콘크리트 바닥판이 타설된 이후에는 사용되지 않기 때문에 상당히 중요하다. 이에 U형 거더의 시공중 비틂좌굴과 거동을 파악하기 위해 경기도 여주의 고속도로 시공현장에 실제 시공중인 교량과 그 교량을 단순화한 모델을 이용하여 수치적으로분석한다. 특히 대상 교량은 현장 사정에 의해 사교로 설계·시공되어 직교에 비해 비틂에 대한 문제가 더욱 크게 발생하므로 이에 대한 해석적 연구를 수행하였다.
Trapezoidal steel box girder systems are being used more frequently for curved bridges because of their torsional stiffness and aesthetic appearance. These systems typically consist of U-shaped girders placed side-by-side with a composite concrete deck acting as the top flange. The top flanges of th...
Trapezoidal steel box girder systems are being used more frequently for curved bridges because of their torsional stiffness and aesthetic appearance. These systems typically consist of U-shaped girders placed side-by-side with a composite concrete deck acting as the top flange. The top flanges of these U-shape girders are suseptible to lateral-torsional buklin during transport, erection, and placement of the deck. A critical design stage for these girders occurs during casting of the brided deck, when the non-composite steel section must support the entire construction load, including the wet concrete. During this period the top flanges are in compression and are susceptible to lateral -torsional buckling. Lateral bracing, typically in the form of a horizontal truss system, is installed to prevent the flanges from buckling and to increase the torsional stiffness of the girders. There is current no existing codified design method for the lateral bracing of U-shaped girders. Minimizing the amount of bracing used will lead to a more efficient design since this bracing makes up a significant amount of the total costs and is not utilized once the concrete deck has cured.
Trapezoidal steel box girder systems are being used more frequently for curved bridges because of their torsional stiffness and aesthetic appearance. These systems typically consist of U-shaped girders placed side-by-side with a composite concrete deck acting as the top flange. The top flanges of these U-shape girders are suseptible to lateral-torsional buklin during transport, erection, and placement of the deck. A critical design stage for these girders occurs during casting of the brided deck, when the non-composite steel section must support the entire construction load, including the wet concrete. During this period the top flanges are in compression and are susceptible to lateral -torsional buckling. Lateral bracing, typically in the form of a horizontal truss system, is installed to prevent the flanges from buckling and to increase the torsional stiffness of the girders. There is current no existing codified design method for the lateral bracing of U-shaped girders. Minimizing the amount of bracing used will lead to a more efficient design since this bracing makes up a significant amount of the total costs and is not utilized once the concrete deck has cured.
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