직교이방성 판이론을 적용한 바닥판 활하중 모멘트 산정식 개발

Abstract

현재 바닥판의 설계는 별도의 유한요소 해석을 수행하지 않고, 설계기준에서 제시하는 바닥판의 활하중 모멘트 산정식을 이용하고 있다. 국내에 사용하고 있는 도로교 설계기준의 산정식은 지간에 대한 함수로만 활하중 모멘트를 구하고 있는데, 이는 바닥판의 교축과 교축직각 방향의 휨강성비가 2인 경우만을 고려한 것이다. 하지만, 교축과 교축직각 방향의 철근비가 다른 철근콘크리트 바닥판은 두 방향의 휨 강성이 다르기 때문에 직교이방성의 재료성질을 가진다. 이러한 철근콘크리트 바닥판의 직교이방성 성질은 교량의 바닥판 휨모멘트에 영향을 미친다. 2004년 개정된 AASHTO LRFD Bridge Design Specification은 활하중에 의해 바닥판에 작용하는 휨모멘트를 산정하는데 휨 강성비를 고려하고 있지만, 국내의 도로교 설계기준(2005)은 휨강성비를 고려하지 않고 있다. 또한 도로교 표준시방서 하중-저항계수 설계편(1996)의 활하중 모멘트 값은 휨강성비를 고려하고 있으나, 단일 하중만을 고려하고 있기 때문에 안전한 값으로 보기 힘들다. 본 연구에서는 국내 설계기준에 제시된 트럭 하중모델과 승용차 전용 고가도로 설계용 활하중모델에 대하여 휨 강성비와 다수의 윤하중을 고려한 바닥판 활하중 모멘트 산정식을 제안하고자 한다. 그리고 승용차 전용도로의 경우는 푸아송 효과를 고려하여 강상판으로 시공되었을 경우의 활하중 모멘트 산정식을 제안하였다. 직교이방성 판이론을 이용하여 철근콘크리트 바닥판에 작용하는 휨모멘트를 산정하였으며, 바닥판 활하중 모멘트 산정식에는 국내 설계기준 및 시방서에 제시된 하중계수, 동시재하계수 및 트럭하중모델을 각각 적용하였다.