건축구조실험 - 고강도강재 보고서

1. 고강도 강재

강교량의 합리화를 위하여 최근 플랜지왿� 복부판에 고강도강재를 적용한 2주형 I-거덏가 활발히 이용되고 있다. 큰 압축력이 작용하는 플랜지왿� 부모멘트에 고강도 강재를 사용하고 정모멘트부에는 상대적으로 낮은 항복점을 갖는 강재를 사용하는 하이브리드 단면(Hybrid section)이 널리 사용되고 있다. I-거덏 형식의 연속교 교각 부근에서는 큰 부모멘트가 작용하게 되며 이로 인하여 소성힌지가 생성된다. 소성힌지가 형성됨에 따라 교각 부근의 부모멘트는 감소하게 되며, 정모멘트부의 휨모멘트는 반대로 증가하게 된다. 이러한 모멘트 재분배가 원활히 발생하기 위해서는 취성적 파괴를 방지하기 위하여 소성힌지가 충분한 휨연성 혹은 단면회전 능력을 가지고 있어야 한다. 하지만 고강도 강재에 있어 재료연성이 다소 떨어지는 경향이 있고, 재료의 항복응력이 증가할수록 I-거덏의 탄성 변형량은 이에 비례하여 증가하므로, 소성변형 능력 및 휨연성이 감소하는 것으로 알려져 있다. 여기서 휨연성(Flexural ductility)은 거덏에 소성모멘트 이상의 하중이 작용할 때 내력을 유지하며 소성 변형할 수 있는 능력을 나타낸다. 이러한 휨연성이 충분히 확보되지 않은 경우 소성단면설계에 영향을 줄 뿐만 아니라, 부모멘트부의 회전 능력 부족으로 모멘트 재분배(Moment redistribution) 이론에 바탕을 둔 설계에 불리할 수 있으므로 이를 개선할 필요성이 대두되고 있다.
여러 연구자들에 의하여 I-거덏의 휨연성에 관한 연구가 수행되었다. Yura et al. (1978)은 휨모멘트-처짐각 곡선을 이용하여 거덏의 휨연성을 정의하고 에 따른 거덏의 휨파괴 모드를 구분하였다. Kemp et al. (1996)은 I-거덏 부모멘트부의 압축플랜지 세장비, 복부판의 세장비, 가로보간격 등의 변수에 따른 휨연성 산정식을 제안하여 실험결과왿� 비교 검증하였다.