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[국내논문] 형강을 이용한 강-콘크리트 합성복공판 기술개발
Development of Steel-Concrete Composite Lining Board using Section Shape Steel 원문보기

한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, v.8 no.3, 2008년, pp.67 - 75  

오수철 ((주)에스웰아이) ,  양해술 (호서대학교 벤처전문대학원)

초록
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본 논문은 형강을 이용한 강-콘크리트 합성복공판 기술개발에 관한 것이다. 기존의 롤포밍 단면을 배제하고 형강을 이용하여 효율적인 강합성 단면을 구성함으로써 제작성과 경제성을 확보하고, 전단연결재의 개선을 통해 합성성능 뿐만 아니라 차후 콘크리트와 강재의 분리에 용이한 구조를 개발하였다. 성능검증 실험결과 기존의 전단연결재만으로는 강재와 콘크리트의 합성거동을 이루는데 한계가 있음을 확인하였다. 나아가 개발 복공판은 설계하중대비 5배 이상의 극한 내하력을 확보하고 있으며, 200만회 피로성능시험에 대해서도 손상이 거의 발생하지 않으며 우수한 구조성능을 나타냈다. 따라서, 형강을 이용한 합성단면 구성을 통해 구조성능 확보뿐만 아니라 기존 합성복공판 대비 약 27% 정도의 강재량 감소가 가능함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This research is to develop the steel-concrete composite lining board using section shape steel. This lining board adopts section shape steel, rectangular pipe and H-beam, instead of roll-formed steel member commonly used in other composite lining board. Consequently, it reduces fabrication effort. ...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구는 사회시설물로서 안전성과 내구성 확보를 기본으로 하면서 제작성 뿐만 아니라 소음, 미끄러짐 등 사용성 또한 우수하고 나아가 장경간이 가능한 합성 복공판 실용화 기술을 개발하는데 목적을 두고 있다.
  • 이를 위해, 절곡이 필요 없는 형강을 사용하고 응력이 비교적 크지 않은 곳에 강재 간 접합부를 배치하여 피로성능을 높이고, 합성단면에서 콘크리트의 위치를 중립축 위로 끌어올려 콘크리트의 손상을 최소화하고자 한다. 콘크리트와 강재의 합성성능 향상 및 차후 분리의 용이성을 위해 전단연결재로 볼트를 사용하였으며, 이를 통해 기존 제품대비 강중 및 제작비 또한 절감하고자 한다.
  • 이 연구에서는 기존의 복공판 제품들의 구조적 단점들을 보완하고, 구조적으로 안전할 뿐만아니라 제작성과 경제성도 우수한 형강을 이용한 강-콘크리트 합성복공판을 개발하였고 이에 대해 정적 및 피로실험을 통해 구조성능을 검증하였다. 실험결과 합성복공판의 전단연결성능은 기존 합성복공판에서 사용하고 있는 각형강관 위에 전단연결재만으로는 합성성능을 충분히 발현하는데 한계가 있으며, 개발 시험체와 같이 추가적인 연결재 설치를 통해 성능을 개선할 수 있음을 확인하였다.

가설 설정

  • 6을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 콘크리트부분은 Solid, 강재부분은 Shell요소로 모델링하였으며 부재간의 완전부착을 가정하였으며 이를 위해 두 재료의 동일 위치 절점에 대하여 constraint-tie를 사용하였다. 그 결과 복공판의 중앙부 최대 변형은 1.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복공판은 무엇인가? 복공판은 가설교량의 바닥판 대용 또는 지하철 공사현장의 복개용으로 설치되는 구조물이다(그림 1). 복공판은 가혹한 환경에 항상 노출되어 있고, 반복적인 교통하중을 받기 때문에 큰 손상을 입는 경우가 빈번하여 잦은 보수를 필요로 한다.
복공판이 잦은 보수를 필요로 하는 이유는 무엇인가? 복공판은 가설교량의 바닥판 대용 또는 지하철 공사현장의 복개용으로 설치되는 구조물이다(그림 1). 복공판은 가혹한 환경에 항상 노출되어 있고, 반복적인 교통하중을 받기 때문에 큰 손상을 입는 경우가 빈번하여 잦은 보수를 필요로 한다. 그런데도 가설구조물이라는 이유로 제품의 안전성, 사용성 등에 대한 고려가 미흡한 실정이다.
무늬 형강 복공판의 장단점은 무엇인가? 무늬 형강 복공판은 가장 일반적인 제품으로서, 6개의 형강이 종방향으로 용접되어 상면을 이루고, 횡방향으로는 격벽이 설치되어 있으며, 바닥부에는 보강판이 용접되어 제품을 구성하고 있다. 다수의 하중 지지점으로 인한 하중 분산 효과 때문에 전체강성이 비교적 작음에도 불구하고 하중 지지 능력이 우수하나, 수동 용접량이 매우 많아 제작 단가가 높고 상면에서 용접부가 노출되기 때문에 국부적 파손이 생긴다는 단점이 있다. 따라서 형강 복공판의 경우 강성과 강도 측면에 있어서 설계값이 해석 결과와 비교하여 크게 떨어지는 경향을 띄고 있다(이승수 등, 2005).
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참고문헌 (5)

  1. 김두환, 배봉국, 조성근, 최정훈 등 (2005) 에스엘 복공판의 정적.동적 강도에 관한 연구. 서울산업대학교 

  2. 석창성, 백경수, 김영찬, 이지훈 등 (2006) 콘크리트 복공판의 개발. 성균관대학교 

  3. 이승수, 김두한 (2005) H형 복공판과 Channel형 복공판의 구조 거동에 관한 연구. 한국구조물진단학회 논문집, 한국구조물진단학회, 제9권, 제1호, pp. 119-126 

  4. 한국도로교통협회 (2005) 도로교설계기준 

  5. Masahiro Sakano, Kenji Ohya, Takuji Fujimoto, Yasushi Kobayashi, Yasuhiro Inoue (2008) Span Extension of Road-deckby Steel Plate Pre-stressing Method. 강구조학회 강교제작 한일기술교류회 발표자료 

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