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문제 정의
- 구조해석시 초기편심을 고려하여 해석할 경우와 고려하지 않은 극한전단좌굴강도의 값의 변화는 편심의 동일한 양상을 보이고 있으며, 초기편심을 고려하지 않은 극한전단좌굴강도 값과 비교하였을 때 최대 5%정도 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 극한전단좌굴강도의 경우 초기편심의 영향이 미비한 것으로 나타남에 따라 본 연구에서는 부식 손상이 비대칭 복부판을 가진 강거더의 극한전단좌굴강도 감소와 전단거동에 미치는 영향에 대해서 중점적으로 논의하고 명확한 전단좌굴하중을 해석적으로 평가하기 위하여 구조해석에는 복부판의 초기편심에 대한 영향은 고려하지 않는 것으로 하였다.
- 기존에 수행된 연구[5]의 경우 단순히 전체체적에 대한 부식 부피만을 고려하여 평가하였으나, 전단좌굴에 저항하는 인장영역에 부식손상이 발생할 경우에도 이를 고려하여 계산해서 전단강도 변화를 평가하게 되므로 전단좌굴 후의 인장영역 내에서의 부식손상에 따른 전단강도 감소 변화를 반영할 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 전단좌굴 후의 전단좌굴에 저항하는 인장력 영역에 대하여 부식손상량을 추가하여 비교 평가하고, 전체 부식부피비와 인장영역장내의 부식부피비에 대한 전단좌굴감소계수 값의 평가방법을 검토하였다. Fig.
- 본 연구에서는 국부 부식손상에 의하여 비대칭 전단저항 복부단면을 가진 강거더의 전단좌굴강도 및 거동평가를 위하여 실제 강교량의 복부판 형상비와 유사한 단면에 대하여 국부부식 손상에 따른 전단좌굴강도 변화를 평가하였다. 그리고 이러한 결과를 바탕으로 부식손상에 의한 전단좌굴 강도 감소효과를 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 본 해석 모델을 적정성을 평가하기 위하여 국부 부식된 강거더 실험체의 탄성좌굴하중과 극한전단좌굴강도 실험값[4]과 본 연구에서 수행된 해석값을 비교하였다.
- 본 연구에서는 부식손상 높이별 전단좌굴강도 감소를 확인하기 위해서 부식손상된 복부판의 높이를 100mm, 200mm로 달리하여 해석을 진행하였고, 각 해석의 탄성좌굴하중과 극한전단좌굴강도를 비교하였다. Table 3는 부식높이(Ch) 200mm, 100mm, 부식두께(tc)를 1mm에서 5mm까지 1mm씩 달리하여 구조 해석한 탄성좌굴하중과 극한전단좌굴강도로 나타내었다.
- 본 연구에서는 실제 구조물의 복부판 형상비를 모사하기 위해서 형상비를 0.75, 1.0, 1.5로 달리하여 해석하여, 형상비 변화에 따른 전단좌굴강도 감소를 비교 검토하였다. Table 3에 형상비에 따른 탄성좌굴하중 및 극한전단좌굴강도 그리고 전단강도비를 비교하여 나타내었다.
- 연구에서는 부식손상에 의하여 복부판에서 나타나는 응력 분포와 변화를 평가하기 위하여 전단하중에 대한 복부판의 최대-최소 주응력 변화를 비교하여 평가하였다. 이를 위하여 Fig.
가설 설정
- 3, 항복강도 359MPa이다. 그리고 재료의 비선형성을 고려하기 위하여 탄성-완전소성관계를 강재의 재료특성으로 가정하였다. Fig.
- 그러나 실제 강교량에서 사용되는 강거더 복부판의 형상비는 기존의 해석적 연구에서 대상으로 하고 있는 것에 비하여 크므로, 실제 교량에서 부식손상이 발생할 경우 이를 합리적으로 적용 할 수 있을지에 대해서는 검토되지 않았다. 또한 해석적 연구의 경우 복부판의 부식손상을 강거더에 대칭적으로 적용함으로써 복부판에서 동일한 전단저항 성능을 가지도록 가정하였다. 그러나 실제 교량에서는 복부판의 부식손상이 모두 동일하게 발생할 수 없으므로, 전단하중에 대하여 저항하게 되는 복부판의 단면을 구분할 필요가 있으며, 이에 따른 전단강도 변화 역시 평가되어야 할 것이다.
- 강거더의 재료특성은 전단실험에서 실시된 재료 실험결과 값을 이용하였다. 본 연구에서 사용한 강거더의 강종은 기존에 수행된 강거더의 전단실험[4]과 동일한 강종인 SS400으로 가정하였으며, 재료특성은 기존에 수행된 인장 시험 결과를 사용하였다. 구조해석에 사용된 강재의 재료 특성은 탄성계수 206GPa, 프와송비 0.
- 1에 나타낸 것과 같이 구조해석 모델은 실험[4] 및 기존에 수행된 구조해석 모델[5]과 동일하게 높이(h)는 800mm이며, 복부판의 두께(tw)는 6mm로 상하부 플랜지의 두께는 16mm로 하였다. 중간보강재의 두께는 12mm 그리고 부식된 복부판은 길이방향으로 동일한 부식단면을 갖는 것으로 가정하였으며, 부식 손상된 복부판의 높이(Ch)는 하부플랜지에서 100mm 또는 200mm로, 강거더 지점부 간격은 200mm로 하였다. 복부판의 국부부식 손상정도는 복부판의 두께 감소로 표현하여 부식두께를 1mm씩 감소시켜, 잔존 복부판 두께가 1mm일 때까지 해석하였다.
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