I형 플레이트 거더는 장경간 구조물, 특히 장경간 교량 및 철도교에 자주 사용되며 리벳 또는 볼트 이음과 같은 방법으로 조립할 수 있고 강판을 용접하여 설계자가 원하는 크기의 거더를 제작할 수 있다. 리벳 또는 볼트를 이용한 연결방식은 시공 중 구조물의 내하력 저하 문제를 피할 수 있고 용접으로 제작된 거더에 비해 유지관리비용이 적다는 장점이 있다. 하지만, 리벳 또는 볼트연결의 경우 하중이 거더에 전달될 때 연결부 주위에 미끄러짐이 발생 할 수 있어 이로 인한 강도감소가 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 유한요소 해석 프로그램을 통해 I형 플레이트 거더의 볼트 이음부의 거동특성을 검토하였다. 또한 수직보강재의 간격이 거더의 강도에 미치는 영향에 대해 검토하였다.

Corrosion is one of the most typical aging phenomena associated with long-term use of steel structures. Corrosion of high-tension bolted connections causes problems such as reduction of thickness of member and relaxation of axial force of high-tension bolt, thereby reducing load-carrying capacity of high-tension bolted connections. In this study, three specimens were subjected to natural corrosion in order to evaluate the residual load-carrying capacity of high-tension bolted connections where corrosion occurred. Two specimens were newly fabricated for comparison with the corroded specimens. In addition, the static bending test was performed to compare and investigate the behavior characteristics of the high-tension bolted connections and the final failure modes. The residual load-carrying capacity of the corroded high-tension bolted connections was evaluated.

본 연구에서는 판 두께와 볼트 크기에 따른 고장력 볼트 마찰이음부의 극한 거동을 비선형 유한 요소 해석 및 실험을 통하여 분석하였다. 볼트의 크기 및 모재의 두께가 고장력 볼트 마찰이음부에 끼치는 영향을 미끄러짐 하중, 볼트의 변형 및 파괴하중과의 관계와 함께 파악하였다. M20, M22, M24의 세가지 볼트와 모재의 두께가 12mm, 16mm, 20mm, 30mm, 40mm인 경우에 대하여 압축력을 받는 고장력 볼트 이음부의 극한 거동을 고찰하였다. 이음부의 힘-변위 관계 및 외력-변형도 관계를 실험적으로 도출하였으며 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQYS를 사용한 수치해석 결과와 비교, 분석하였다.

고력볼트로서 슬립이 발생치 않도록 설계된 철골모멘트골조의 보 이음부의 내진거동을 반복재하 실물대 실험을 통하여 평가하였다. 예상과는 달리 모메트 접합부가 극한 소성강도에 도달하기 훨씬 이전에 보 이음부의 슬립이 발생하였다 실험을 통하여 관측된 마찰계수는 규준 공칭값의 50-60%에 불과하였다. 그러나 보 플랜지의 열영향부가 파단에 이르기 까지 슬립 이후의 지압거동을 통하여 증가되는 반복하중을 성공적으로 모멘트접합부로 전달하였다. 즉 반복하중 하에서도 보 이음부의 슬립이 곧바로 구조적 일체성의 상실로 이어지지는 않음이 관측되었다 볼토구멍을 공제한 보 플랜지 유효단면적의 전강도에 기준한 전통적 보 이음부 설계법에 의할 경우 모멘트 접합부의 소성강도 발현 이전에 보 이음부의 슬립발생 가능성이 높다 본 연구에서는 역량설계 개념에 기초하여 강진 작용시의 보 이음부의 설계와 관련한 추가 고려사항을 제안하였다.

파형강판 구조물은 강판 세그먼트를 현장에서 볼트연결하고, 양질의 뒷채움 시공을 통해 시공성을 높일 수 있기 때문에 최근 생태통로,소규모 교량 및 관로 등에 폭넓게 시공되고 있다. 본 연구는 휨하중을 받는 볼트연결된 파형강판 세스먼트의 정적 및 피로거동을 실험적으로 분석하였다. 피로거동을 분석하기 위하여 볼트 직경, 와셔와 같은 연결부 상세를 실험변수로 하였으며, 실험에 사용된 실험체의 파형의제원은 400×150 mm이다. 정적실험 결과 모든 실험체의 실험 극한강도가 이론강도보다 높게 나타났으며, 강판의 지압 및 상부강판 볼트구멍의 찢김에 의해 파괴되었다. 6mm와 7mm 강판에 대하여 하중범위 209kN에서 517kN사이로 피로실험을 수행하였으며, 실험결과 정적파괴시의 강판지압과 찢김파괴에서 피로실험시에는 강판지압과 볼트 전단의 형태로 변화하였으며, 2백만회 피로한계는 대략 85MPa로 분석되었다.

본 연구에서는 대직경 고장력볼트 이음부의 안전성 및 경제성을 검토할 목적으로 F10T-M30 대직경 고장력볼트를 사용한 시험편을 대상으로 정적 인장시험을 실시하여 미끄러짐 특성을 평가하였다. 또한 유한요소해석을 실시하고 볼트의 강도등급 및 직경에 따른 소요볼트 개수를 산정하였다. 그 결과 M30 고장력볼트의 평균 미끄러짐 계수는 도로교설계기준의 기준인 0.4를 초과하며, M22 고장력볼트와 동등한 미끄러짐 성능을 확보하는 것으로 나타났다. 또한 고장력볼트의 강도등급 및 직경에 따른 경제성 분석을 실시한 결과, F10T-M22 고장력볼트를 기준으로 하여 F13T-M22 고장력볼트를 적용하면 소요볼트 개수가 21% 감소하며, F10T-M30 고장력볼트를 적용하면 46% 감소하는 것으로 나타나 고장력볼트의 대직경화에 따른 경제성을 확인할 수 있었다.