강합성 박스거더는 박스거더를 교량 주형으로 하는 강교량의 한 형식으로서, 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어난 강교량이다. 박스거더 설계는 강교량의 합리적 설계를 통하여, 안정성과 경제성을 추구하고 있다. 합리적 설계란 후판 및 고강도 강판을 사용하여 부재의 수를 줄이며, 설계 상세를 단순화한 교량 설계를 의미한다. 합리적 설계는 고성능강재의 사용, 부부재 최소화 등을 목표로 경제적이며 구조적으로 안전한 강합성 박스거더 설계를 한다. 이 중, 부부재의 최적설계를 위해서는 강합성 박스거더의 정확한 단면강도가 산정되어야 하지만, 도로교 설계기준(2012)에 제시되어 있는 박스거더 전단강도 산정식은 플레이트거더 전단강도과 동일한 식을 적용하도록 제시되어 있다. 이는 강합성 박스거더 복부판의 전단강도는 합성으로 인한 상부플랜지의 강성의 증가와 두 개의 복부판이 연결된 하부플랜지에 의한 복부판의 전단강도 증가를 고려하지 않고 있어 보수적인 전단강도 산정식을 제시하고 있다. 탄성전단좌굴강도에 대한 연구로는 Timoskenko와 Gere(1961)가 판의 전단좌굴강도 식을 유도하였으며, Galambos (1988)는 판의 경계조건에 따른 탄성전단좌굴계수 연구를 하였으며, Lee 등 (1996)은 플레이트 거더에서 상·하 플랜지의 영향을 고려한 탄성전단좌굴강도를 산정하는 연구를 수행하였다. 박스 거더의 연구는 합성전 박스 거더를 전단좌굴 실험을 하여, 플레이트 거더의 전단강도 보다 증가된 전단강도 실험연구가 있지만(Lee et al., 2003), 합성 후 강합성 박스거더의 복부판 전단강도에 대한 연구는 없었다.본 연구에서는 수치해석을 통하여 지지조건에 따른 강합성 박스거더 복부판의 탄성전단좌굴강도를 검토하였다. 도로교 설계 기준(2012) 및 AASHTO(2012)에 제시된 강합성 박스 거더 복부판의 전단강도산정식과 , Galambos (1988) 및 Lee 등 (1996)의 연구된 식들과 비교를 통하여 강합성 박스 거더 복부판의 전단강도를 비교-분석을 수행하였으며, 이를 통하여 강합성 박스 거더 복부판은 플랜지의 지지강성의 변화에 따라 탄성전단좌굴계수가 변화함을 알 수 있었다.

Preflex (PF) composite girder is one that the prestressed force are readily applied to the steel beam and concrete is then cast to the steel beam, so that the elastic force of steel girder introduces prestressing effect to the steel-concrete composite girder. The major advantage of PF composite girders is to reduce the height of section. This study proposes a new Represtressed Preflex Composite Girder(RPF) composite girder that minimizes the amount of steel beam utilizing a temporary steel beam. The proposed RPF girder introduces the preflex effect to the full composite action between main steel beam and temporary beam. As a part of this study, finite element model has been developed and parametric studies are conducted to further investigate the characteristics of the proposed girder.

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐던의 변형의 영향을 밝히기 위해 교량지간 25m~45m의 최적화된 표준단면에 대해 고정하중 및 활하중이 작용될 때 합성전·후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행하였다. 표준 PSSC 교량의 경우 하중 및 저항계수를 적용하여 설계하는 미국 설계기준의 목표신뢰도지수 값이 3.5 임과 비교하면, 허용응력을

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐돈의 변형의 영향을 밝히기 위해 사하중 및 활하중이 작용될 때 합성전·후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행한다. 허용응력에 맞추어 설계한 예제 단면의 응력에 대한 신뢰도 지수가 0 부근임에 비하여, 처짐 및 휨강도에 대한 신뢰도 지수는 높은 값을 주고 있어서 도로교설계기준의 허용응력에 대하여 설계한 PSSC 거더는 처짐 및 휨강도에 대하여 높은 신뢰도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

모델링을 통한 교량구조물의 동적인 특성은 주로 구조물의 기학학적 형상에서 계산된 강성과 질량에 의해서 결정된다 따라서 본 연구는 합성단면을 갖는 강판형거더교량의 FE 모델링 기법을 제시하고 제시된 모델링 기법은 실계측된 동특성과 비교 분석하여 유용성을 제시했다. 제시된 FE 모델링 기법은 단순화된 1-2차원 모델과 3차원 상세모델로 구분하여 각각의 기법을 제안하고 유용성을 보여 주었다. 구조물의 동적 응답은 상부 슬래브를 지지하는 거더에 가속도계를 부착하여 일반 차량하중 상태에서 발생하는 상시 진동에 의해 측정되었다. 이렇게 측정된 교차파워스펙트럼을 역퓨리에 변환에 의해 교차상관함수로 변환하여 구조물의 특성을 분석하였다. 이들 결과는 FE모델링의 결과와 비교하여 제안된 모델링 기법의 유용성을 제시하였다.