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문제 정의
- 실험체의 정확한 거동을 측정하고 해석을 수행하기 위해서는 거더 각 단면의 응력 및 변형률과 처짐 등의 데이터를 정확하게 획득하여야 한다. 따라서 본 실험에서는 실험체의 처짐과 분절부의 벌어지는 정도를 알아보기 위하여 거더 지간의 1.5L/5, 2L/5L, L/2 지점에 LVDT를 설치하였고, 분절형실험체의 경우 하중재하 시 분절부의 이격거리를 측정하고자 분절부에 LVDT를 설치하였다.
- 본 논문에서는 일체형거더와 분절형거더의 거동 양상을 실험적으로 분석하고 추가 긴장력을 도입한 보강 분절형거더의 휨 성능 및 거동을 파악하였다. 분절부의 유무 및 긴장력에 대한 실험변수를 사용하여 휨 실험을 실시한 후 실험 결과로부터 얻은 연구결과를 정리하면 다음과 같다.
- 본 실험은 일체형거더와 분절형거더의 구조적 거동차이 및 PSI거더 이론을 실험적으로 증명하기 위하여 실물 크기의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 각 실험체는 표 1에서 나타낸 것처럼 분절화 및 2차 긴장량에 따라 일체형(CG)실험체, 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체로 이루어져 있다.
- 본 연구에서는 위에서 언급된 문제점들을 좀 더 개선하고 PSC I형 거더의 장지간화 및 분절화를 위하여 Bulb-Tee 형식의 거더를 프리캐스트 세그먼트로 제작하여 시공단계별 긴장을 통해 거더 전체를 조립화 할 수 있는 PSC Segmental I형(이하 PSI거더) 거더 이론 및 일체형거더와 분절형거더의 구조적 거동차이 최소화를 실험적으로 증명하기 위하여 PSC I형 거더를 25 m로 하여 총 4본을 제작하였다. 1차 긴장 이후 바닥판을 일체로 타설하였으며, 시공 단계별 요구되는 긴장력을 나누어 도입하였다.
가설 설정
- 3. 초기 균열은 설계하중의 1.5배 이상에서 각각 관측되었다. 따라서, 설계하중에 의한 휨균열의 발생의 가능성은 매우 낮은 것으로 나타났고, 설계하중인 1,581 kNㆍm에서는 분절형 실험체의 분절부가 이격되지 않은 것으로 나타나 분절형 거더가 사용하중 상태에서는 일체형 거더와 동일하게 거동한다는 것을 나타냈다.
제안 방법
- 본 연구에서는 위에서 언급된 문제점들을 좀 더 개선하고 PSC I형 거더의 장지간화 및 분절화를 위하여 Bulb-Tee 형식의 거더를 프리캐스트 세그먼트로 제작하여 시공단계별 긴장을 통해 거더 전체를 조립화 할 수 있는 PSC Segmental I형(이하 PSI거더) 거더 이론 및 일체형거더와 분절형거더의 구조적 거동차이 최소화를 실험적으로 증명하기 위하여 PSC I형 거더를 25 m로 하여 총 4본을 제작하였다. 1차 긴장 이후 바닥판을 일체로 타설하였으며, 시공 단계별 요구되는 긴장력을 나누어 도입하였다. 이후, 정적 하중 재하실험을 실시하였다.
- 1차 긴장재는 거더 단부에 설치한 긴장홀에 2개의 쉬스관을 매입하여 각 쉬스관 마다 9개의 강연선을 사용하였다. 2차 긴장재 및 추가 긴장재를 배치하기 위하여 거더 상단 좌우 측면부에 설치한 브라켓에 쉬스관을 매입하였으며, 일체형(CG)실험체와 분절형(SGT1)실험체의 경우는 좌 · 우 브라켓에 매입한 각 쉬스관당 3개의 강연선이, 분절형(SGT2)실험체의 경우 각 쉬스관당 5개의 강연선이, 분절형(SGT3)실험체 경우에는 7개의 강연선을 각각 배치하였다. 긴장재의 배치는 그림 1에서 나타낸 바와 같이 1차 긴장재는 거의 직선에 가깝게 배치를 하고 거더의 중심축상을 통과하도록 배치하였고, 2차 긴장재는 양쪽 브라켓에서 출발하여 지간 중앙을 중심으로 엇갈리게 배치하였다.
- 앞에서 설명한 일체형(CG)실험체와 분절형(SGT1)실험체는 분절이라는 실험 변수를 제외하고는 동일한 설계방법과 긴장력 그리고 단면을 가지고 있다. 따라서 동일 조건하에서 일체형거더와 분절형거더와의 구조적 거동특성이 어떻게 다른지 규명할 수 있도록 하였고, 2차 긴장재의 긴장력을 증가시킨 분절형(SGT2, SGT3)실험체는 일체형(CG)실험체와 비교 분석을 통하여 분절형거더가 일체형거더와 비슷한 거동을 나타내기 위한 추가 긴장력을 산정하도록 하였다.
- 전단키의 돌출비 및 경사각(θ)에 대한 연구결과 저면과 돌출 높이의 비가 1/2인 경우가 가장 큰 전단력을 받는 것으로 밝혀졌고, 경사각이 60°일 때가 가장 효율적인 것으로 나타났다(오병환, 1996). 따라서, 본 실험에서도 사다리꼴 전단키의 돌출비를 1/2로, 경사각은 60°로 정하였다.
- 분절형실험체는 일체로 설계된 실험체를 5,000 mm 길이의 세그먼트로 프리캐스트 제작하였고, 각 세그먼트의 접합은 분절부에 에폭시를 도포 후 1차 긴장을 통하여 일체화를 시켰다. 또한 분절 접합부에는 전단 저항능력을 높이기 위하여 전단키를 설치하였다. 전단키 부분은 응력의 불연속면이므로 상세 해석 및 설계를 하여 D19철근을 배근하였고 분절부에서 발생하는 전단력은 전단키가 전적으로 저항하도록 하였다.
- 콘크리트 단면의 변형의 정도를 알아보기 위하여 지간중앙부와 전단키 부분에 콘크리트 변형률 게이지를 부착하였다. 또한, 강연선에 변형률 게이지를 부착하여 강연선에 실제로 도입된 긴장력을 측정하였다.
- 실험결과로서 실험체의 파괴형태, 균열모멘트, 항복모멘트 및 극한모멘트를 파악하여 일체형거더와 분절형거더의 구조적 거동차이를 분석하였다. 또한, 추가 긴장력을 도입한 보강된 분절형실험체를 제작하여 휨 실험을 실시함으로써 일체형 거더와 구조적 거동의 차이를 파악한 후 PSI거더에 대한 이론을 실험적으로 평가 하였다.
- 긴장재 배치는 표 4에 나타내었다. 모든 긴장재의 배치에 앞서 φ75 mm의 외경을 가진 쉬스관을 거더 제작시 매설하였으며, 긴장력 도입 이후 쉬스관내에 모르타르를 타설하였다.
- 본 실험에서 사용된 실험체의 설계는 총 지간이 25,000 mm이고 설계 차선은 4차선으로 하여 DB-18의 내하력을 가질 수 있도록 도로교설계기준에 준하여 설계하였으며, 시공단계별 로 2차례에 걸쳐 긴장을 실시하는 것으로 하였다. 보 실험체의 분절 일체화와 자중에 의한 휨응력에 저항할 수 있도록 1차 긴장을 도입하였고, 바닥판과 실험하중에 저항하도록 2차 긴장을 도입하였다. 추가 긴장은 시공상 거더 단부에서 긴장 작업을 할 수 없기 때문에 추가 긴장용 브라켓을 거더 단부 상단 측면부에 설치하여 실시하였다.
- 본 실험에서 사용된 실험체의 설계는 총 지간이 25,000 mm이고 설계 차선은 4차선으로 하여 DB-18의 내하력을 가질 수 있도록 도로교설계기준에 준하여 설계하였으며, 시공단계별 로 2차례에 걸쳐 긴장을 실시하는 것으로 하였다. 보 실험체의 분절 일체화와 자중에 의한 휨응력에 저항할 수 있도록 1차 긴장을 도입하였고, 바닥판과 실험하중에 저항하도록 2차 긴장을 도입하였다.
- 일체형(CG)실험체는 단순보로 제작을 하였기 때문에 바닥판 폭을 2200 mm로 하여 하나의 거푸집을 사용하여 제작하였고, 분절형(SGT1)실험체는 일체형(CG)실험체와 동일 단면과 긴장력을 가지지만 실험체를 5개의 프리캐스트 세그먼트로 분할 제작 하였다. 분절형(SGT2, SGT3)실험체는 분절형(SGT1)실험체와 동일 조건이지만 2차 긴장재의 긴장력을 각각 67%, 133% 증가시켜 제작하였다. 앞에서 설명한 일체형(CG)실험체와 분절형(SGT1)실험체는 분절이라는 실험 변수를 제외하고는 동일한 설계방법과 긴장력 그리고 단면을 가지고 있다.
- 시공단계별 긴장 및 분절부의 특성을 고려한 설계 프로그램을 개발하여 휨, 전단 및 정착부에 대하여 재료의 허용응력 범위를 만족하도록 상세 설계를 실시하였으며, 분절형거더에 대해서도 일체형거더와 동일한 방법을 적용하였다. 분절형실험체는 일체로 설계된 실험체를 5,000 mm 길이의 세그먼트로 프리캐스트 제작하였고, 각 세그먼트의 접합은 분절부에 에폭시를 도포 후 1차 긴장을 통하여 일체화를 시켰다. 또한 분절 접합부에는 전단 저항능력을 높이기 위하여 전단키를 설치하였다.
- 추가 긴장은 시공상 거더 단부에서 긴장 작업을 할 수 없기 때문에 추가 긴장용 브라켓을 거더 단부 상단 측면부에 설치하여 실시하였다. 시공단계별 긴장 및 분절부의 특성을 고려한 설계 프로그램을 개발하여 휨, 전단 및 정착부에 대하여 재료의 허용응력 범위를 만족하도록 상세 설계를 실시하였으며, 분절형거더에 대해서도 일체형거더와 동일한 방법을 적용하였다. 분절형실험체는 일체로 설계된 실험체를 5,000 mm 길이의 세그먼트로 프리캐스트 제작하였고, 각 세그먼트의 접합은 분절부에 에폭시를 도포 후 1차 긴장을 통하여 일체화를 시켰다.
- 이후, 정적 하중 재하실험을 실시하였다. 실험결과로서 실험체의 파괴형태, 균열모멘트, 항복모멘트 및 극한모멘트를 파악하여 일체형거더와 분절형거더의 구조적 거동차이를 분석하였다. 또한, 추가 긴장력을 도입한 보강된 분절형실험체를 제작하여 휨 실험을 실시함으로써 일체형 거더와 구조적 거동의 차이를 파악한 후 PSI거더에 대한 이론을 실험적으로 평가 하였다.
- 재하실험은 그림 4에서 나타낸 것과 같이 단 경간 단순지지 조건하에서 수행하였다. 실험체의 중앙과 중앙에서 양쪽으로 5,000 mm씩 간격을 두고 각 지점에 1,000 kN용량의 유압실린더를 3개 사용하여 3점 재하방식에 의하여 하중제어 방식으로 하중재하를 수행하였다. 재하실험 시 슬래브 이외의 추가 사하중은 재하하중에 포함되는 것으로 보고 실험을 수행하였다.
- 1차 긴장 이후 바닥판을 일체로 타설하였으며, 시공 단계별 요구되는 긴장력을 나누어 도입하였다. 이후, 정적 하중 재하실험을 실시하였다. 실험결과로서 실험체의 파괴형태, 균열모멘트, 항복모멘트 및 극한모멘트를 파악하여 일체형거더와 분절형거더의 구조적 거동차이를 분석하였다.
- 각 실험체는 표 1에서 나타낸 것처럼 분절화 및 2차 긴장량에 따라 일체형(CG)실험체, 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체로 이루어져 있다. 일체형(CG)실험체는 단순보로 제작을 하였기 때문에 바닥판 폭을 2200 mm로 하여 하나의 거푸집을 사용하여 제작하였고, 분절형(SGT1)실험체는 일체형(CG)실험체와 동일 단면과 긴장력을 가지지만 실험체를 5개의 프리캐스트 세그먼트로 분할 제작 하였다. 분절형(SGT2, SGT3)실험체는 분절형(SGT1)실험체와 동일 조건이지만 2차 긴장재의 긴장력을 각각 67%, 133% 증가시켜 제작하였다.
- 또한 분절 접합부에는 전단 저항능력을 높이기 위하여 전단키를 설치하였다. 전단키 부분은 응력의 불연속면이므로 상세 해석 및 설계를 하여 D19철근을 배근하였고 분절부에서 발생하는 전단력은 전단키가 전적으로 저항하도록 하였다.
- 철근이 받는 응력을 측정하기 위하여 종방향 철근, 전단철근, 전단키 철근 및 바닥판 종 방향 철근 등에 철근 변형률 게이지를 부착하였으며. 콘크리트 단면의 변형의 정도를 알아보기 위하여 지간중앙부와 전단키 부분에 콘크리트 변형률 게이지를 부착하였다.
- 철근이 받는 응력을 측정하기 위하여 종방향 철근, 전단철근, 전단키 철근 및 바닥판 종 방향 철근 등에 철근 변형률 게이지를 부착하였으며. 콘크리트 단면의 변형의 정도를 알아보기 위하여 지간중앙부와 전단키 부분에 콘크리트 변형률 게이지를 부착하였다. 또한, 강연선에 변형률 게이지를 부착하여 강연선에 실제로 도입된 긴장력을 측정하였다.
- 본 실험에서 사용된 실험체 단면은 Bulb-Tee 거더 단면을 사용하였다, 이 단면은 구조적 장점으로 인하여 많은 연구(Jessie, 1996; Alexander등, 1997)가 진행되었고, 상하부 플랜지의 정형화를 시키는 추세이다. 플랜지의 크기 및 복부 폭등의 치수는 현재 우리나라에서 개발되어 상용화 되어있는 IPC거더와 대우 Bulb-Tee 단면을(한만엽, 1999; 심종성, 1999) 참조하여 각 세그먼트를 제작 시에 발생할 수 있는 문제점 및 시공성과 현장 적용성을 고려하여 결정하였다. 실험체 단면은 25,000 mm(길이)×1,200 mm(높이)×700 mm(하부플랜지폭)의 I형 거더와 25,000 mm(길이)×200 mm(높이)×2,200 mm(폭)의 바닥판으로 구성되어 있고, 자세한 실험체 단면은 그림 1과 그림 2에 각각 나타내었다.
대상 데이터
- 1차 긴장재는 거더 단부에 설치한 긴장홀에 2개의 쉬스관을 매입하여 각 쉬스관 마다 9개의 강연선을 사용하였다. 2차 긴장재 및 추가 긴장재를 배치하기 위하여 거더 상단 좌우 측면부에 설치한 브라켓에 쉬스관을 매입하였으며, 일체형(CG)실험체와 분절형(SGT1)실험체의 경우는 좌 · 우 브라켓에 매입한 각 쉬스관당 3개의 강연선이, 분절형(SGT2)실험체의 경우 각 쉬스관당 5개의 강연선이, 분절형(SGT3)실험체 경우에는 7개의 강연선을 각각 배치하였다.
- 실험체에 배근된 전단철근, 전단키철근, 주철근 및 브라켓철근은 설계항복응력이 392 MPa인 SD40철근을 사용하였으며, D13~D26 사용하여 철근을 배근하였다. 각 세그먼트의 접합시 분절부의 저항능력을 높이고 수분침투를 방지하기 위하여 7일 인장강도가 18 MPa인 에폭시를 사용하였다, 강연선은 SWPC 7B인 직경 15.2 mm인 제품을 사용하였다. 에폭시와 강연선의 물성치를 표 2와 표 3에 각각 나타내었다.
- 본 실험은 일체형거더와 분절형거더의 구조적 거동차이 및 PSI거더 이론을 실험적으로 증명하기 위하여 실물 크기의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 각 실험체는 표 1에서 나타낸 것처럼 분절화 및 2차 긴장량에 따라 일체형(CG)실험체, 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체로 이루어져 있다. 일체형(CG)실험체는 단순보로 제작을 하였기 때문에 바닥판 폭을 2200 mm로 하여 하나의 거푸집을 사용하여 제작하였고, 분절형(SGT1)실험체는 일체형(CG)실험체와 동일 단면과 긴장력을 가지지만 실험체를 5개의 프리캐스트 세그먼트로 분할 제작 하였다.
- 본 실험의 실험체 제작에 사용된 콘크리트의 설계강도는 거더의 경우 40 MPa이고, 바닥판의 경우 30 MPa로 배합된 레미콘 제품을 사용하였다. 실험체에 배근된 전단철근, 전단키철근, 주철근 및 브라켓철근은 설계항복응력이 392 MPa인 SD40철근을 사용하였으며, D13~D26 사용하여 철근을 배근하였다.
- 플랜지의 크기 및 복부 폭등의 치수는 현재 우리나라에서 개발되어 상용화 되어있는 IPC거더와 대우 Bulb-Tee 단면을(한만엽, 1999; 심종성, 1999) 참조하여 각 세그먼트를 제작 시에 발생할 수 있는 문제점 및 시공성과 현장 적용성을 고려하여 결정하였다. 실험체 단면은 25,000 mm(길이)×1,200 mm(높이)×700 mm(하부플랜지폭)의 I형 거더와 25,000 mm(길이)×200 mm(높이)×2,200 mm(폭)의 바닥판으로 구성되어 있고, 자세한 실험체 단면은 그림 1과 그림 2에 각각 나타내었다.
- 본 실험의 실험체 제작에 사용된 콘크리트의 설계강도는 거더의 경우 40 MPa이고, 바닥판의 경우 30 MPa로 배합된 레미콘 제품을 사용하였다. 실험체에 배근된 전단철근, 전단키철근, 주철근 및 브라켓철근은 설계항복응력이 392 MPa인 SD40철근을 사용하였으며, D13~D26 사용하여 철근을 배근하였다. 각 세그먼트의 접합시 분절부의 저항능력을 높이고 수분침투를 방지하기 위하여 7일 인장강도가 18 MPa인 에폭시를 사용하였다, 강연선은 SWPC 7B인 직경 15.
성능/효과
- 1. 일체형(CG)실험체의 경우 전 단면이 외력에 대해 효과적으로 저항하면서 지간 중앙에서 발생한 휨 균열이 진행되어 휨 파괴 거동을 하였다. 분절형(SGT1, SGT2, SGT3) 실험체는 주로 바닥판과 강연선이 외력에 저항하기 때문에 강연선의 항복과 동시에 극한 상태로 치닫는 거동을 예상하였지만 일체형(CG)실험체와 긴장량이 같은 분절형(SGT1)실험체는 일체형 실험체와 거의 같은 거동양상을 나타냈고, 분절형(SGT2, SGT3)실험체는 일체형 실험체에 비해 우수한 성능의 거동양상을 나타냈다.
- 5L/5지점에서 관측된 변형률 측정결과도 L/2지점의 측정결과와 경향은 유사하나 크기가 작은 것으로 나타났다. 2L/5 지점 분절부 끝단의 인장철근에 부착한 철근 게이지를 통하여 얻은 철근 변형률에서는 일체형(CG)실험체와 분절형(SGT3)실험체는 하중이 증가함에 따라 철근의 변형률이 같이 증가하는 현상을 보인 반면, 분절형(SGT1, SGT2)실험체에서는 하중이 증가함에 따라 변형률이 증가하다가 변형률이 오히려 감소하는 경향이 나타났다. 이는 일체형(CG)실험체는 인장철근이 연속적으로 배치가 되었기 때문에 일반적인 변형률 양상을 나타내지만, 분절형(SGT3)실험체는 증가된 추가 긴장력으로 인하여 인장철근이 불연속이어도 어느 정도 분절부에서도 인장철근이 기여를 하는 것으로 판단되었다.
- 4. 일체형(CG) 및 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체의 설계하중 작용 시 처짐 값은 일체형(CG)실험체에 비해 분절형(SGT1)실험체가 4% 증가한 반면 분절형(SGT2, SGT3)실험체의 처짐은 균열하중 작용시 19.0% 항복하중 작용시 3.7% 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 설계하중 작용 시 처짐 값 모두 시방서의 활하중 처짐 기준 L/800(=31.
- 5. 분절형(SGT2, SGT3)실험체는 분절형(SGT1)실험체와 비슷한 거동을 보였지만 추가 긴장력의 도입으로 인하여 분절형(SGT1) 실험체에 비해 균열하중은 18.8%~71.8%, 항복하중은 16.7%~43.9%정도 향상 시킬 수 있었다.
- 6. 최대 재하하중에서의 처짐이 280 mm까지 도달하는 것으로 보아 충분한 연성을 확보하고 있는 것으로 나타났으며, 분절형거더의 장점을 충분히 살리고 허용범위 내에서 추가로 긴장재를 투입한다면 매우 실용적이고 경제적인 교량 가설공법이 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 7 정도의 안전율을 확보하고 있음을 알 수 있었다. 각 실험체별 항복하중을 비교해 보면 일체형(CG)실험체와 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체는 이론(A)값에 비해 실험(G)값이 0.3~4.7% 정도로 높게 측정되었고, 실험(G)값과 이론(A)값이 거의 동일한 것으로 나타났다. 또한 각 실험체에 도입한 긴장력이 증가함에 따라 분절형(SGT2, SGT3)실험체의 균열하중은 18.
- 실험체의 제작에 사용된 콘크리트의 하중재하 시 공시체의 강도 측정결과는 표 5와 같고, 강연선에 부착한 철근 게이지의 변형률 변화 데이터를 통해 긴장재에 도입된 긴장력을 다음 표 6과 같이 얻을 수 있었다. 긴장재 긴장으로 인한 손실은 1차보다 2차에서 많이 발생하였으며 1차 긴장재의 경우 유효율이 90%, 2차 긴장재의 경우 76%였다.
- 5배 이상에서 각각 관측되었다. 따라서, 설계하중에 의한 휨균열의 발생의 가능성은 매우 낮은 것으로 나타났고, 설계하중인 1,581 kNㆍm에서는 분절형 실험체의 분절부가 이격되지 않은 것으로 나타나 분절형 거더가 사용하중 상태에서는 일체형 거더와 동일하게 거동한다는 것을 나타냈다.
- 7% 정도로 높게 측정되었고, 실험(G)값과 이론(A)값이 거의 동일한 것으로 나타났다. 또한 각 실험체에 도입한 긴장력이 증가함에 따라 분절형(SGT2, SGT3)실험체의 균열하중은 18.8%, 71.8%, 항복하중은 약 16.7%, 43.9% 높아지는 것으로 나타났고, 초기 강성이 커지는 것을 알 수 있었다.
- 25 mm)보다 작음으로써 사용성을 충분히 확보하고 있음을 알 수 있었다. 또한, 각 실험체에 도입한 긴장력이 증가함에 따라 분절형(SGT2, SGT3)실험체의 처짐은 균열하중 작용시 19.0%, 29.3% 항복 하중 작용시 3.7%, 37.6% 감소하는 것으로 나타났다.
- 7% 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 설계하중 작용 시 처짐 값 모두 시방서의 활하중 처짐 기준 L/800(=31.25 mm)을 만족하는 것으로 나타나 설계하중(DB-18) 처짐에 저항하기에 충분한 강성을 갖고 있는 것으로 판단되었다.
- 5 mm가 발생하였고, 하중재하점의 슬래브는 압축파괴 징후를 보이지 않았다. 또한, 최대 재하하중에 도달할 때까지의 처짐이 280 mm까지 도달하는 것으로 보아 충분한 연성을 확보하고 있는 것으로 나타났다.
- 하지만, 분절형(SGT1, SGT2)실험체는 추가 긴장력이 그다지 크지 않은 관계로 인해 분절부가 벌어진 후에 어느 정도 변형률이 증가를 하지만 그 후에는 더 이상 인장철근이 하중을 받을 수 없기 때문인 것으로 추정된다. 바닥판 상단의 압축변형률은 최대 재하하중에 도달해도 대부분 변형률이 매우 작게 측정되었고 항복 변형률을 넘지 않았다.
- 그리고 L/5지점에서는 중앙 쪽 분절부에 비하여 이격거리가 다소 적어지는 것으로 나타났고, 설계하중(DB-18)에서는 분절형실험체 모두 분절부가 벌어지지가 않는 것을 알 수 있었다. 분절형(SGT1, SGT2)실험체는 분절부가 이격되는 하중 보다 균열하중이 작게 측정되어서 예상된 휨파괴(즉, 균열이 일어난 후에 분절부가 벌어짐) 현상이 나타났으나, 분절형(SGT3)실험체는 균열이 발생되기 이전에 분절부가 먼저 벌어지는 파괴 형상이 나타났다. 이것은 추가 긴장력의 크기가 분절형(SGT3)실험체가 가장 크기 때문에 나타난 현상으로 판단되었다.
- 휨파괴 실험결과 모든 실험체가 휨파괴 되는 양상을 나타냈다. 분절형(SGT1, SGT2)실험체는 분절부가 이격되는 하중보다 균열하중이 작게 측정되어서 예상된 휨파괴(즉, 균열이 일어난 후에 분절부가 벌어짐)현상이 나타나지만, 분절형(SGT3)실험체는 균열이 발생되기 이전에 분절부가 먼저 벌어지는 파괴 형상이 나타났다. 이것은 추가 긴장력의 크기가 분절형(SGT3)실험체가 가장 크기 때문에 나타난 현상으로 판단되었다.
- 일체형(CG)실험체의 경우 전 단면이 외력에 대해 효과적으로 저항하면서 지간 중앙에서 발생한 휨 균열이 진행되어 휨 파괴 거동을 하였다. 분절형(SGT1, SGT2, SGT3) 실험체는 주로 바닥판과 강연선이 외력에 저항하기 때문에 강연선의 항복과 동시에 극한 상태로 치닫는 거동을 예상하였지만 일체형(CG)실험체와 긴장량이 같은 분절형(SGT1)실험체는 일체형 실험체와 거의 같은 거동양상을 나타냈고, 분절형(SGT2, SGT3)실험체는 일체형 실험체에 비해 우수한 성능의 거동양상을 나타냈다.
- 우선, 각 실험체별로 균열하중을 비교해 보면 일체형(CG)실험체와 분절형(SGT1, SGT2)실험체는 이론(A)값에 비해 실험(G)값이 3.4~10.0% 정도로 높게 측정되었고, 실험(G)값과 이론(A)값이 상당히 유사한 것을 알 수 있었다. 하지만, 분절형(SGT3)실험체는 약 4,273 kNㆍm 근처에서 하중-처짐 곡선에 변화가 있었고, 외관상으로는 거더의 중앙하부 플랜지에 약 4,675 kNㆍm에서 첫 균열이 관찰 되었다.
- 하지만, 분절형(SGT3)실험체는 약 4,273 kNㆍm 근처에서 하중-처짐 곡선에 변화가 있었고, 외관상으로는 거더의 중앙하부 플랜지에 약 4,675 kNㆍm에서 첫 균열이 관찰 되었다. 이론해석에 의한 균열하중은 3,226 kNㆍm 정도이므로 이론(A)값에 비해 실험(G)값이 약 45% 정도 높게 측정되었다. 실험(G)값과 이론(A)값이 상당한 차이가 나타났는데, 이는 높은 긴장력에 기인한 것으로 추정된다.
- 일체형(CG) 및 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체의 L/2지점의 인장 철근은 초기균열 발생시점과 비슷한 하중근처에서 급격한 변형률의 증가를 보이고 있으며, 하중이 증가함에 따라 항복 변형률에 도달하고 있음을 알 수 있었다. 1.
- 일체형(CG) 및 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체의 설계 하중(DB-18) 및 균열하중 작용 시 처짐은 실험(E)값이 이론(A)값에 비해 각각 27.7~47.4%, 22.5~33.4%정도 작게 측정되었고, 설계하중(DB-18) 및 균열하중 작용 시 처짐값 모두 시방서의 활하중 처짐 기준 L/800(= 31.25 mm)보다 작음으로써 사용성을 충분히 확보하고 있음을 알 수 있었다. 또한, 각 실험체에 도입한 긴장력이 증가함에 따라 분절형(SGT2, SGT3)실험체의 처짐은 균열하중 작용시 19.
- L/2지점의 단면의 위치에 따라 하중에 따르는 콘크리트 변형률은 실험체 모두 초기 균열이 일어나면서 변화가 일어났다. 일체형(CG)실험체는 초기 휨균열의 발달로 2,420 kNㆍm의 하중에서 실험체 하부에 설치한 게이지가 균열로 인하여 끊어져서 변형률 데이터를 더 이상 측정할 수가 없었고, 4,537 kNㆍm에서는 균열의 발달로 유효단면이 상당부분 축소가 되어 중립축이 바닥판으로 이동하는 것을 알 수가 있었다. 분절형(SGT1, SGT2, SGT3)실험체는 초기에 휨균열이 일어나면서 거더의 중앙하부, 거더 중앙에 설치한 게이지가 끊어져서 변형률을 측정하지 못하였다.
- 분절형(SGT2, SGT3)실험체는 추가 긴장력으로 인하여 균열하중이 각각 2,956 kNㆍm, 4,276 kNㆍm로 증가하였다. 초기 균열은 실험체 중앙 하단부에서 다수가 발생하였고, 하중이 증가할수록 균열은 휨 균열의 수와 균열 폭이 증가했지만, 일체형(CG)실험체 보다 균열의 수나 균열의 깊이에 대한 진전이 감소한 것으로 나타났다. 분절형 실험체에서 가장 취약한 부분으로 생각되는 전단키의 균열현상은 일체형과 거의 동일하고, 전단키로 인하여 발생한 문제는 발견 되지 않았다.
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