고강도 HIPC 거더의 정적 거동에 관한 실험적 연구

Abstract

HIPC거더는 복부에 원형 개구부를 도입하고, 단부에 설치되는 정착장치의 일부를 개구부로 이전하여 분산 배치한 I형 PSC 거더이다. 거더 길이 방향에 따라 도입된 개구부에 강선을 분산시켜 긴장할 경우, 외력에 의해 발생하는 휨모멘트 분포에 상응하는 부모멘트를 형성함으로써 효율적인 단면설계를 할 수 있다. 그리고 단부에 집중되는 긴장력을 개구부로 분산시켜 다이아프렘을 설치할 필요가 없기 때문에, 거더 전 구간을 일정한 단면으로 제작하여 거더 생산의 자동화 및 경제성을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 HIPC 거더의 설계를 검증하고, 다단계 긴장 효과 및 정적하중 재하에 따른 구조적 거동을 고찰하기 위하여 실대형시험을 수행하였다. 시험 결과 HIPC 거더는 부재의 응력, 처짐 모두 설계 허용치를 만족하였다. DL-24 활하중 재하 시 발생하는 최대모멘트에 상응하는 시험하중 545kN 재하 시 57mm 처짐이 발생하여 허용처짐 61.5mm를 만족하였다. 극한하중 2,470kN을 초과한 3,000kN의 하중 제거 후 32.2mm의 잔류변형률이 발생한 것으로 측정되어 HIPC 거더가 충분한 연성 및 복원력을 확보하고 있음을 확인할 수 있었다. 균열 발생 순서는 단부 측에 위치한 중공부, 중공 사이 복부, 거더 중앙부 하단 순으로 발생하였다. 거더 중앙부 휨균열은 약 1,300kN에서 발생하였다, 사용하중 단계에서 균열로 인한 단면손실 없이 선형 탄성거동을 하므로 HIPC 거더의 휨 내하력이 충분한 것으로 판단된다. 위험단면의 위치는 전단철근의 하중에 의한 변형률 측정 결과 항복변형률 0.004를 초과한 철근은 발견되지 않았으며, 최대하중단계까지 균열이 발생하지 않은 것으로 보아 0.5h로 규정한 현행 위험 단면의 설계 기준을 만족하였다고 볼 수 있으며, 위험단면에 대한 설계는 충분한 안전율을 확보한 것으로 사료된다.