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문제 정의
- 그러나 이러한 정적손상은 실제 교량상판의 반복하중과는 많은 차이가 있다. 본 연구에서는 실제 교량상판의 손상과정과 유사한 구조체에 대한 보강효과를 검증하기 위하여 무보강시험체에 대한 피로손상 시험을 수행하였고, 이를 보강하여 성능향상후의 피로성능 시험을 실시하였다.
제안 방법
- 이때 중차량 후륜의 접지면적과 동일한 크기인 25X50cm 강판을 가력판으로 사용하였다. 6。%로 재하되는 시험체는 각각 1만회, 10만회씩을, 40%로 재하되는 시험체는 20만회 피로손상실험을 수행하였다.
- 60-S1D2-40과 40-S1D3-70시험체는 주철근방향(S)에 대흐卜여 주철근비와 동일한 값의 CFS보강비를 사용하여 보강하였으며, 배력철근방향(D)에 대해서는 전면보강 보강재량의 1/2을 보강하였다. 60-S2D2-5。斗 40-S2D2-80시험 체는 주철근방향(S)에 대하여 S1D2보강 량의 50%를 보강하였고, 배력철근방향(D)보강량은 S1D2와 동일하게 적용하였다 S1D2 및 S2D2 시험체들은 각각 보강재량을 포함한 상태의 배력철근항복하중(Py)의 40%, 50%, 70%, 80%의 하중을, 하중 재하속도 2Hz로 피로성능실험을 수행하였다.
- 본 실험에서는 철근콘크리트 교량상판을 모사한 시험체 4개를 제작하여 이를 피로손상시켰다. 무보강 시험체의 재하하중은 시험체 배력철근 항복하중의 60%, 40%인 22.5 tonf, 15 tonf을 반복하중으로, 하 중재하속도 2 Hz로 피로시험을 수행하였다. 이때 중차량 후륜의 접지면적과 동일한 크기인 25X50cm 강판을 가력판으로 사용하였다.
- 본 연구에서는 교량 상판의 보수. 보강 전후의 피로거동 특성파악을 위한 실험적인 연구로서 반복하 중 재하시의, 철근콘크리트 교량 상판의 손상과정과 구조거동을 실험적으로 검증하였다.
- 피로손상된 시험체는 CFS를 사용하여 이방향 strip형태로 보강하였으며, 주철근 방향과 배럭철근 방향의 보강량을 변수로 선정하였다(3). 60-S1D2-40과 40-S1D3-70시험체는 주철근방향(S)에 대흐卜여 주철근비와 동일한 값의 CFS보강비를 사용하여 보강하였으며, 배력철근방향(D)에 대해서는 전면보강 보강재량의 1/2을 보강하였다.
대상 데이터
- 철근은 항복응력 3, 500 kg/cm?의 DIO, D16을 사용하였고 인장시 험결과 항복응릭 3, 530 kg/cm, 이였다. 보강재료인 탄소섬유시트(CFS)는 극한강도 35, 500 kg/cm2, 탄성계수 235X106 kg/cm2, 극한변형률 1.5%인 재료를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 콘크리트는 설계강도가 300 kg/cm?으로 설계된 레미콘제품을 사용하였다. 재령 徵일 압축 강도는 시험결과 337 kg/cnj으로 나타닜다.
- 본 실험에서는 철근콘크리트 교량상판을 모사한 시험체 4개를 제작하여 이를 피로손상시켰다. 무보강 시험체의 재하하중은 시험체 배력철근 항복하중의 60%, 40%인 22.
- 본 실험에 사용된 콘크리트는 설계강도가 300 kg/cm?으로 설계된 레미콘제품을 사용하였다. 재령 徵일 압축 강도는 시험결과 337 kg/cnj으로 나타닜다.
- 재령 徵일 압축 강도는 시험결과 337 kg/cnj으로 나타닜다. 철근은 항복응력 3, 500 kg/cm?의 DIO, D16을 사용하였고 인장시 험결과 항복응릭 3, 530 kg/cm, 이였다. 보강재료인 탄소섬유시트(CFS)는 극한강도 35, 500 kg/cm2, 탄성계수 235X106 kg/cm2, 극한변형률 1.
- 5 tonf, 15 tonf을 반복하중으로, 하 중재하속도 2 Hz로 피로시험을 수행하였다. 이때 중차량 후륜의 접지면적과 동일한 크기인 25X50cm 강판을 가력판으로 사용하였다. 6。%로 재하되는 시험체는 각각 1만회, 10만회씩을, 40%로 재하되는 시험체는 20만회 피로손상실험을 수행하였다.
성능/효과
- 무보강 상태에서 피로손상을 주었을 때, 그림 1에서처럼 10회까지는 배력철근 방향의 일방향 균열이 주로 발생하는 것으로 나타났다. 하중횟수가 증가함에 따라 1000회에서는 이방향 균열이 발생되기 시작하였으나 일방향 균열이 지배적으로 나타으며, 5만회 반복하중 후 실제교량과 유사한 이방향 균열로 발전하는 것으로 관찰되었다.
- 보수. 보강 전후의 성능향상효과 검증을 위한 실험적 연구에서, 피로손상기법도, 입은 매우 유용한 것으로 나타났으며, 현상에 가까운 모사가 가능한 것으로 판단된다.
- 시험체들는 초기하중에 의한 큰 폭의 영구변위를 보였으며, 이후 반복횟수가 증가함에 따라 영구변 위 및 최대변위가 일정비율로 증가하고 있음을 알 수 있었다. 피로손상 및 피로성능시험시의 강성은 차이가 미비했으며, 피로성능시험 초기의 강성으로부터 기 손상된 교량상판을 보수.
- 시험체들는 초기하중에 의한 큰 폭의 영구변위를 보였으며, 이후 반복횟수가 증가함에 따라 영구변 위 및 최대변위가 일정비율로 증가하고 있음을 알 수 있었다. 피로손상 및 피로성능시험시의 강성은 차이가 미비했으며, 피로성능시험 초기의 강성으로부터 기 손상된 교량상판을 보수. 보강한 경우 손상 이전의 강성을 회복할 수 있는 것으로 나타났다.
- 피로손상시험을 통해 발생한 균열양상이 실제 교량상판의 손상과 비교적 유사하게 나타나고 있음을 확인하였으며, 보강 전.후의 균열은 매우 유사한 것으로 관찰되었다.
- 무보강 상태에서 피로손상을 주었을 때, 그림 1에서처럼 10회까지는 배력철근 방향의 일방향 균열이 주로 발생하는 것으로 나타났다. 하중횟수가 증가함에 따라 1000회에서는 이방향 균열이 발생되기 시작하였으나 일방향 균열이 지배적으로 나타으며, 5만회 반복하중 후 실제교량과 유사한 이방향 균열로 발전하는 것으로 관찰되었다.
후속연구
- 이는 격자형(strip) 보강방법이 상판의 거동특성에 적 합하다는 것을 나타내는 것이라 판단된다. 피로손상된 시험체에 탄소섬유시트를 이용하여 격자형으로 보강한 본 실험의 경우, 손상이전의 강성을 획득할 수 있는 久으로 나타났으나, 기 손상정도에 따른 보강성능향상정도의 판정과 보강 전·후의 수명예측을 위해서는 확률적 분석을 통한 손상해석이 필요한 것으로 사료된다.
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