FRP-콘크리트 합성바닥판의 연결부 거동에 대한 실험적 연구

Abstract

교량 바닥판은 차량하중을 직접 받고, 동결·융해·습윤·건조를 반복하며, 염화칼슘 등 열화 및 부식 촉진 재료와 직접 접촉하므로 주요 구조 부재 중 가장 손상이 많이 발생하는 요소이다. 국내 교량 바닥판의 평균 수명은 13년정도인 것으로 인식되고 있으며 개축 교량 평균수명 30년 , 일반적인 교량 수명으로 파악되는 50년에 비해 공용수명이 매우 짧은 실정이다. 또한 국내의 경우에는 비교적 중차량의 통행이 빈번하므로 활하중에 의한 바닥판 피로손상도 매우 심각한 상태이며, 대부분 현장타설 콘크리트로 시공되고 있어서 동바리 작업 등으로 인해 공기가 매우 길고 콘크리트의 건조수축, 온도응력 등에 의한 문제점들이 지적되고 있다. 본 연구에서 개발하는 무강재 바닥판은 새로운 형식의 FRP-콘크리트 합성바닥판으로 공장 제작된 FRP 패널 위에 콘크리트를 현장 타설하는 것으로 완성된다. FRP 패널은 콘크리트 양생시 거푸집 역할을 하며 양생 후 공용 중에는 주인장 부재로 사용된다. 개발 중인 바닥판은 철근의 사용을 배제하기 때문에 부식이 없으며 기존 철근 콘크리트 바닥판에 비해 내구성이 뛰어나다. 또한 중공 FRP 단면을 도입하므로 경량이고, 거푸집이 필요 없기 때문에 시공이 간편하다. FRP 바닥판과 비교하면, 강성이 상대적으로 크기 때문에 사용하중상태에서 처짐 제한 조건을 쉽게 만족하며, FRP 패널의 국부좌굴문제가 없는 장점이 있다. 본 연구는 FRP-콘크리트 합성 바닥판과 거더의 합성 검토 및 실험 , 횡방향 연결부 연결 성능 평가에 대한 실험적 논문이다. 먼저 FRP-콘크리트 합성 바닥판과 거더는 합성효과가 비합성으로 설계하는 FRP 바닥판보다 훨씬 뛰어나다. 따라서 거더 연결부 전단강도를 평가하기 위하여 Eurocode 4에서 제안한 표준 압발 공시체를 통해 실험을 수행하였다. 실험결과를 통해 FRP-콘크리트 합성 바닥판의 허용전단력을 산정하였고, 피로실험을 통해 적용여부를 판단하였다. 두 번째로 절단한 FRP 패널을 횡방향으로 연결 시 연결부에 부모멘트 효과에 의해 상부와 하부의 분리가 일어나는 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 보강상세를 제안하였다. 제안한 보강상세의 효과가 실험과 이론을 통해 확인되었다.