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대기환경하에서 장기간 사용된 부식강재의 실험적 피로거동평가
Experimentally Evaluating Fatigue Behavior of Corroded Steels Exposed in Atmospheric Environments 원문보기

韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.29 no.3, 2017년, pp.193 - 204  

문재민 (부산대학교, 사회환경시스템공학과) ,  정영수 (부산대학교, 지진방재연구센터) ,  전제형 (부산대학교, 사회환경시스템공학과) ,  안진희 (경남과학기술대학교, 토목공학과) ,  김인태 (부산대학교, 사회환경시스템공학과)

초록
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실제 옥외 대기환경하에서 부식손상된 무도장 가시설 강재 및 도장 강재의 피로강도는 명확하지 않다. 본 연구에서는 약 7년간 지하철 공사현장에서 사용된 가시설 부재와 극심한 해양 부식환경하에서 75년간 사용된 영도대교 강부재로부터 절취한 강재의 피로실험을 실시하였다. 그리고 강재 표면의 부식 생성물을 제거한 후 강재 표면의 3차원형상을 측정하여 최대, 최소 및 평균 잔존두께를 계산하였다. 피로실험결과 및 FEM해석 결과에 근거하여 부식특성과 피로강도와의 상관관계를 검토하였으며, 실제 옥외 환경하에서 부식된 무도장 및 도장 강재의 피로수명 평가식도 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fatigue strength of temporary steels and painted structural steels corroded under outdoor atmospheric environments is not clear. In this study, fatigue tests were carried out on steel plates which were cut off from 7-year-old temporary structural member under subway construction environment and from...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 부식손상된 강재의 피로거동을 평가하기 위하여 실제 지하철 대기환경하에서 약 7년간 사용된 가시설 강재와 해양 대기환경하에서 75년간 사용된 영도대교 도장강재에 대한 표면형상 측정 및 피로실험을 실시하였다. 그 결과 아래와 같은 결론을 도출하였다.
  • 본 연구에서는 실제 대기환경하에서 부식손상된 강재의 피로시험 데이터 축적 및 부식손상이 강재의 피로거동에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 지하철 공사현장의 대기환경 하에서 약 7년간 사용된 무도장 가시설 강부재와 해양 부식환경하에서 약 75년간 공용된 후 철거된 영도대교의 도장 강부재에서 절취한 강재를 대상으로 부식표면형상 측정 및 피로실험을 실시하였다.
  • 전술한 바와 같이 본 실험에서는 부식 손상된 시편 표면형상을 1×1mm 간격으로 측정하였다. 본 절에서는 피로균열 발생위치와 부식 표면의 응력집중과의 상관관계를 검토하기 위하여, 부식 시편의 유한요소 탄성응력해석을 수행하였다. 유한요소해석에서는 3차원 Solid요소를 사용하였으며, 시편 표면의 최소 요소 크기는 1×1mm로 하였다.
  • 이에 본 연구에서는 부식손상된 인장강재의 정적 응력평가에 사용된 유효두께(식 (1))로 계산한 식 (2)의 응력범위를 유효응력범위(△σeffective)라 칭하며, 이를 이용하여 부식 강재의 피로수명을 평가하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강재는 어떤 재료인가? 강재는 비교적 고강도 재료로서 구조물의 경량화가 가능하나, 전체 하중에서 변동하중(차량하중 등)이 차지하는 비율이 높아 피로손상이 발생하기 쉽고 뛰어난 가공성 및 변형성을 가지고 있지만, 도장 등의 방식피복이 노화된 경우에는 부식손상이 발생할 우려가 있다. 따라서 피로와 부식에 의한 강구조물의 손상은 공용기간의 증가와 함께 축척되는 것으로 강구조물의 수명을 지배하는 대표적인 노화요인이 되고 있다.
강재가 가지는 문제점은? 강재는 비교적 고강도 재료로서 구조물의 경량화가 가능하나, 전체 하중에서 변동하중(차량하중 등)이 차지하는 비율이 높아 피로손상이 발생하기 쉽고 뛰어난 가공성 및 변형성을 가지고 있지만, 도장 등의 방식피복이 노화된 경우에는 부식손상이 발생할 우려가 있다. 따라서 피로와 부식에 의한 강구조물의 손상은 공용기간의 증가와 함께 축척되는 것으로 강구조물의 수명을 지배하는 대표적인 노화요인이 되고 있다.
강재의 대표적인 노화요인은? 강재는 비교적 고강도 재료로서 구조물의 경량화가 가능하나, 전체 하중에서 변동하중(차량하중 등)이 차지하는 비율이 높아 피로손상이 발생하기 쉽고 뛰어난 가공성 및 변형성을 가지고 있지만, 도장 등의 방식피복이 노화된 경우에는 부식손상이 발생할 우려가 있다. 따라서 피로와 부식에 의한 강구조물의 손상은 공용기간의 증가와 함께 축척되는 것으로 강구조물의 수명을 지배하는 대표적인 노화요인이 되고 있다.
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  28. 김인태, 전상혁, 허정옥, 정진환(2009) 지하철 공사현장 환경하의 가시설 강재의 부식두께감소량 추정, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제21권, 제3호, pp.301-310. Kim, I.T., Jeon, S.H., Hur, J.O., and Cheung, J,H. (2009) Evaluation of Corrosion Thickness Loss of Temporary Steel Members Exposed to A Subway Construction Site, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.21, No.3, pp.301-310. 

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