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문제 정의
- 못 작용 그리고 콘크리트의 강도 등을 동시에 고려하고 있다. 이 논문에서는 새롭게 제안된 전단연결구조의 전단강도에 영향을 미치는 각 변수들의 영향을 고려하여 부착과 마찰을 제외한 전단 연결 재만의 전단강도를 평가하였다. 주요 변수는 연결재의 단면적 및 인장강도, 수직하중, 베딩층의 두께 그리고 접촉면 표면 상태 수준으로 실험 주요변수로 선정하여 평가식을 제안하였다.
제안 방법
- 그러나, 국내 도로교 설계기준이나 AASHTO에서는 관련된 수평전단강도에 대한 기준이 없는 실정이다. 따라서, 프리캐스트 바닥 판을 PSC 거더에 적용하기 위해 필요한 전단연결구조를 그림 1과 같이 제안하였고, 이를 설계하기 위해 필요한 수평전단강도를 산정하기 위해 push-off 실험을 수행하였다. 실험의 주요변수는 연결재종류 및 단면적, 수직하중의 크기, 두부재사이의 표면조건, 그리고 베딩 층의 두께이다.
- 수직하중 최대값에서는 실험부재 자중+교량 상부 슬래브의 자중+합성후 고정 사하중을 고려하였고, 평균값에서는 교량 상부슬래브의 자중을 고려하였으며, 최소값에서는 실험 부재의 자중을 감안하여 등분포 하중으로 재하하였다. 베딩층의 두께는 10mm에서 30mm까지 변화시켜 부재를 제작하였다.
- 실험부재의 전단연결재는 직경 D13, D16, D19의 스더럽과 D16, D19, D22의 스터드를 각각 1열 배치와 2열 배치하였고, 접촉면 표면상태는 매끈한 경우, 매끈하면서 전단 키를 설치한 경우, 표면을 거칠게 처리한 경우 각각에 대해서 제작하였다. 수직하중 최대값에서는 실험부재 자중+교량 상부 슬래브의 자중+합성후 고정 사하중을 고려하였고, 평균값에서는 교량 상부슬래브의 자중을 고려하였으며, 최소값에서는 실험 부재의 자중을 감안하여 등분포 하중으로 재하하였다. 베딩층의 두께는 10mm에서 30mm까지 변화시켜 부재를 제작하였다.
- 경계면의 표면상태 를는 전단키를 가진 경우가 다른 접합면 표면상태에 비해서 수평 전단 강도가 크게 나타났다. 실험결과를 토대로 연결재의 단면적과 항복강도, 접합 면 표면상태 및 베딩층 두께에 따른 전단 연결구조의 전단강도 평가식을 제안하였다.
- 하중재하시 수평하중은 600mm x 400mm인 재하판을 통해서 lmm/150sec의 변위제어 방식으로 하중을 재하하였다. 실험을 수행하는 동안 실험부재 양쪽에 설치된 LVDT를 통해서 프리캐스트 콘크리트 바닥 판과 PSC 거더의 상대변위 변화량을 나타내는 하중-슬립 곡선을 측정하였으며, 하중재하 형상은 그림 3과 같다.
- 따라서, 프리캐스트 바닥 판을 PSC 거더에 적용하기 위해 필요한 전단연결구조를 그림 1과 같이 제안하였고, 이를 설계하기 위해 필요한 수평전단강도를 산정하기 위해 push-off 실험을 수행하였다. 실험의 주요변수는 연결재종류 및 단면적, 수직하중의 크기, 두부재사이의 표면조건, 그리고 베딩 층의 두께이다. 실험결과 전단연결부의수평전단강도는 연결재의 단면적과 항복강도에 비례하고 베딩층의 두께에 반비례하였다.
- 필요한 수평전단강도를 산정하기 위해 push-off 실험이 수행되었다. 실험의 주요변수는 연결재종류 및 단면적, 수직하중의 크기, 표면조건, 베딩층의 두께이다. 실험결과를 분석하면 전단연결부의수평전단강도는 연결재의 단면적과 항복강도에 비례하고 베딩층의 두께에 반비례하였다.
- 우선, 전단연결재의 단면적과 항복강도에 비례하고 베딩층의 두께는 그림10과 같이 반비례함이 명백하기 때문에 이를 설계식에 반영하고 표면상태는 전단키를 기본으로 하고 수직하중은 평균값을 기준으로 하였다. 식 (1)에 평가된 전단강도 식을 제시하였고 실험결과와 비교한 결과 그림 11 과 같이 잘 일치하는 경향을 보여주고 있다.
- 전단연결부의 전단강도 평가식을 제안하는데 있어 실험변수로 선택된 것 중에서 모든 변수를 포함하는 평가식은 난해할 뿐 설계식 제시에 별 도움이 되지 않기 때문에 몇 가지 원칙하에서 평가식을 제안하였다. 우선, 전단연결재의 단면적과 항복강도에 비례하고 베딩층의 두께는 그림10과 같이 반비례함이 명백하기 때문에 이를 설계식에 반영하고 표면상태는 전단키를 기본으로 하고 수직하중은 평균값을 기준으로 하였다.
- 이 논문에서는 새롭게 제안된 전단연결구조의 전단강도에 영향을 미치는 각 변수들의 영향을 고려하여 부착과 마찰을 제외한 전단 연결 재만의 전단강도를 평가하였다. 주요 변수는 연결재의 단면적 및 인장강도, 수직하중, 베딩층의 두께 그리고 접촉면 표면 상태 수준으로 실험 주요변수로 선정하여 평가식을 제안하였다. 콘크리트 강도의 경우에 프리캐스트 바닥판은 프리스트레스를 받는 구조부재로 일반적으로 35MPa 이상의 압축강도를 확보해야 한다.
- 프리캐스트 바닥판을 PSC 거더에 적용하기 위해 필요한 전단연결구조를 제안하였고 이를 설계하기 위해 필요한 수평전단강도를 산정하기 위해 push-off 실험이 수행되었다. 실험의 주요변수는 연결재종류 및 단면적, 수직하중의 크기, 표면조건, 베딩층의 두께이다.
대상 데이터
- 실험부재를 제작하였다. 실험부재는 PSC 거더를 모사한 하부실험체와 프리캐스트 콘크리트 바닥 판을 모사한 상부실험체로 구성된다. 각 실험부재는 프리캐스트 콘크리트 바닥판 전단포켓부로 타설되는 무수축모르터로 형성되는 베딩충에 의해 접합되며 제작된 실험부재의 대표적인 형상은 그림 2 와 같다.
- 각 실험부재는 프리캐스트 콘크리트 바닥판 전단포켓부로 타설되는 무수축모르터로 형성되는 베딩충에 의해 접합되며 제작된 실험부재의 대표적인 형상은 그림 2 와 같다. 실험부재의 전단연결재는 직경 D13, D16, D19의 스더럽과 D16, D19, D22의 스터드를 각각 1열 배치와 2열 배치하였고, 접촉면 표면상태는 매끈한 경우, 매끈하면서 전단 키를 설치한 경우, 표면을 거칠게 처리한 경우 각각에 대해서 제작하였다. 수직하중 최대값에서는 실험부재 자중+교량 상부 슬래브의 자중+합성후 고정 사하중을 고려하였고, 평균값에서는 교량 상부슬래브의 자중을 고려하였으며, 최소값에서는 실험 부재의 자중을 감안하여 등분포 하중으로 재하하였다.
- 콘크리트의 배합 설계강도는 35MPa이며, 무수축모르터의 압축강도는 40MPa 이다. 스터드의 인장강도 실험으로부터 구한 평균 인장강도는 485 MPa이다.
- 프리캐스트 콘크리트 바닥판과 PSC 거더 접합면에서의 수평전단강도를 평가하기 위하여 43개의 push-off 실험부재를 제작하였다. 실험부재는 PSC 거더를 모사한 하부실험체와 프리캐스트 콘크리트 바닥 판을 모사한 상부실험체로 구성된다.
성능/효과
- 실험결과를 분석하면 전단연결부의수평전단강도는 연결재의 단면적과 항복강도에 비례하고 베딩층의 두께에 반비례하였다. 경계면의 표면 상태는 전단키를 가진 경우가 가장 양호한 거동을 보였고 수직하중의 크기는 영향을 미치고 있지만 설계 식에 반영할 필요는 없는 것으로 나타났다. 부착의 영향을 제외한 제안된 전단연결구조의 전단 저항을 고려한 전단강도 평가식을 제안하였고 실험결과와 잘 일치하는 결과를 보였다.
- 경계면의 표면 상태는 전단키를 가진 경우가 가장 양호한 거동을 보였고 수직하중의 크기는 영향을 미치고 있지만 설계 식에 반영할 필요는 없는 것으로 나타났다. 부착의 영향을 제외한 제안된 전단연결구조의 전단 저항을 고려한 전단강도 평가식을 제안하였고 실험결과와 잘 일치하는 결과를 보였다.
- 실험의 주요변수는 연결재종류 및 단면적, 수직하중의 크기, 두부재사이의 표면조건, 그리고 베딩 층의 두께이다. 실험결과 전단연결부의수평전단강도는 연결재의 단면적과 항복강도에 비례하고 베딩층의 두께에 반비례하였다. 경계면의 표면상태 를는 전단키를 가진 경우가 다른 접합면 표면상태에 비해서 수평 전단 강도가 크게 나타났다.
- 실험의 주요변수는 연결재종류 및 단면적, 수직하중의 크기, 표면조건, 베딩층의 두께이다. 실험결과를 분석하면 전단연결부의수평전단강도는 연결재의 단면적과 항복강도에 비례하고 베딩층의 두께에 반비례하였다. 경계면의 표면 상태는 전단키를 가진 경우가 가장 양호한 거동을 보였고 수직하중의 크기는 영향을 미치고 있지만 설계 식에 반영할 필요는 없는 것으로 나타났다.
- " data-ocr-fix="">나타내었다. 표면상태는 매끈한 면, 거칠게 처리한 면, 그리고 전단키를 둔 면에 대한 변수에 대해서 평가해본 결과 전단키를 처리한 것이 가장 양호한 강도를 나타냈다. 따라서 전단키를 두는 것이 프리캐스트 바닥판을 가진 PSC 거더교의 설계에서 추천할 수 있는 상서](정철헌 등 2003)라고 판단된다.
후속연구
- 실험에서 이 영향을 평가해보면 그림 5와 같다. 실험결과에 나타나듯이 수직 하중과 전단강도가 비례하는 경향을 나타냈으나 콘크리트와 콘크리트 부재사이의 전단강도는 변동성이 크기 때문에 하한값을 기준으로한 설계식이 제안되어야 할 것으로 판단된다.
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