초고성능 콘크리트 바닥판과 역T형 강거더의 합성보를 위한 스터드 및 퍼즐스트립 전단연결재에 관한 연구 (Stud and puzzle-strip shear connector for composite beam of UHPC deck and inverted-T steel girder)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 26권 / 2호 / 151 ~ 157페이지
· 저자명 : 이경찬, 조창빈, 최은석, 김지상

초록

초고성능 콘크리트(UHPC)의 높은 강도 및 내구성으로 인하여 교량 바닥판에 UHPC를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판은 강도 및 강성이 기존 콘크리트보다 월등히 높아 합성된 강재 거더 상부 플랜지의 구조적 역할을 대신할 수 있을 것이므로, 이 연구에서는 상부 플랜지를 생략한 역T형 거더를 UHPC 바닥판과 합성한 형식을 제안하고자 한다. 역T형 거더를 적용함에 있어 상부플랜지에 전단연결재를 용접하는 방식으로 전단연결재를 설치할 수 없으므로, 새로운 형식의 전단연결재의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 3가지 형식의 전단연결재를 제안하고 이들의 정적 극한강도를 실험적으로 평가하였다. 첫 번째 형식은 웨브에 스터드를 횡방향으로 직접 용접한 전단연결재이고, 두 번째는 유럽에서 개발된 퍼즐스트립 형식의 전단연결재이며, 마지막은 횡방향 스터드와 퍼즐스트립을 조합한 전단연결재이다. 실험결과 횡방향 스터드는 AASHTO LRFD에 제시된 기존 스터드 전단연결재의 강도 설계식 보다 평균 24% 크게 나타났으나, 바닥판에 쪼갬 균열이 현저히 발생하여 이를 방지하기 위한 새로운 대책이 필요한 것으로 나타났다. 퍼즐스트립은 기존 유럽의 연구에서 제안한 극한강도 평가식 보다 40% 큰 강도를 보여, 기존의 평가식이 지나치게 보수적인 것으로 나타났다. 마지막으로 2가지를 조합한 형식의 전단연결재의 극한강도는 각각의 전단연결재의 극한강도를 산술적으로 합한 것보다 작은 극한 강도를 보였고 바닥판에 균열 또한 현저하였으므로, 조합에 따른 상승효과를 기대할 수 없었다.

영어초록

Since recently developed Ultra-High-Performance-Concrete (UHPC) provides very high strength, stiffness, and durability, many studies have been made on the application of the UHPC to bridge decks. Due to high strength and stiffness of UHPC bridge deck, the structural contribution of top flange of steel girder composite to UHPC deck would be much lower than that of conventional concrete deck. At this point of view, this study proposes a inverted-T shaped steel girder composite to UHPC deck. This girder requires a new type of shear connector because conventional shear connectors are welded on top flange. This study also proposes three different types of shear connectors, and evaluate their ultimate strength via push-out static test. The first one is a stud shear connector welded directly to the web of the girder in the transverse direction. The second one is a puzzle-strip type shear connector developed by the European Commission, and the last one is the combination of the stud and the puzzle-strip shear connectors. Experimental results showed that the ultimate strength of the transverse stud was 26% larger than that given in the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, but a splitting crack observed in the UHPC deck was so severe that another measure needs to be developed to prevent the splitting crack. The ultimate strength of the puzzle-strip specimen was 40% larger than that evaluated by the equation of European Commission. The specimens combined with stud and puzzle-strip shear connectors provided less strength than arithmetical sum of those. Based on the experimental observations, there appears to be no advantage of combining transverse stud and puzzle-strip shear connectors.

참고자료

· 없음