고강도 강재를 적용한 하이브리드 보강판 시스템의 면내 극한강도 평가 = In-plane ultimate strength evaluation of high strength steel hybrid stiffened plate system

국문 초록 (Abstract)

보강판 시스템에서 판과 판형보강재의 강종조합에 따라 면내극한강도에 미치는 영향을 살펴보기 위해 탄성좌굴해석 및 비탄성극한강도해석이 수행되었다. 탄성좌굴해석에서는 보강재 단면이 역대칭좌굴형상을 발생시킬 수 있는 수준의 강성을 확보하면 보강판의 면내압축강도가 일정수준으로 유지된다는 것이 확인되었다. 재료 및 기하비선형이 고려된 비탄성해석 기법을 적용한 보강판시스템 극한강도평가에서는 초기결함의 형상 및 잔류응력이 극한강도에 민감하게 영향을 주는 것으로 확인되었다.
교량용으로 널리 이용되는 일반강재인 SM520과 고강도강재로 개발된 HSB600, HSB800을 각각 적용한 보강판 예제 해석결과 SM520을 적용한 강도대비 HSB600을 적용한 경우 20.1%, HSB800을 적용한 경우 46.4%의 강도 향상 효과가 확인되었다. 보강판에 적용된 강재의 항복강도를 기준으로 한 강도의 비는 SM520 강재의 경우 45.9%, HSB600 강재의 경우 43.1%, HSB800 강재의 경우 34.5%로 고강도 강재로 갈수록 그 비율은 떨어지는 것으로 나타났다. 보강재 자체에 국부좌굴 발생을 방지하기 위해 확보해야 할 보강재의 최소 폭-두께비로 정의되는 한계 세장비값을 비교해보면, 일반강재 대비 고강도강재로 갈수록 그 값이 낮아짐을 확인했다. 고강도강재를 보강재로 적용하기 위해서는 일반강재에 적용되는 보강재 세장비 제한사항으로는 부족하므로 추가적인 주의가 필요하다.
판과 보강재에 일반강재와 고강도강재를 혼합 구성한 하이브리드보강판의 비탄성극한강도해석 결과 극한강도는 보강재의 강종에 크게 영향을 받지 않고 보강되는 판의 강종에 의해 결정되는 것으로 확인되었다. 즉, 보강대상인 판에 고강도강재를 적용하면 보강재는 일반강재를 적용해도 극한강도는 전체가 고강도강재로 구성된 보강판시스템 대비 강도 차이는 무시될 수 있는 수준이다. 또한 보강재가 2개인 경우는 보강재가 1개인 경우보다 보강재의 강종에 따른 극한강도의 차이가 발생되지만 단면2차모멘트가 일정 수준 이상이 되면 보강재가 1개인 경우와 비슷한 결과를 나타낸다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 제 1장 서론 1
• 제 2장 판의 해석이론(평형 방정식) 7
• 제 3장 보강재의 국내외 설계기준 16
• 제 4장 일반 강재를 적용한 보강판의 극한강도 해석 24
• 제 1절 잔류응력과 초기결함 25
• 제 2절 보강판 시스템의 유한요소 해석 26
• 제 5장 고강도 강재를 적용한 하이브리드 보강판의 극한강도 해석 51
• 제 1절 고강도 강재 보강판 52
• 제 2절 하이브리드 보강판 54
• 제 6장 결론 59
• 참고문헌 61
• ABSTRACT 64
• 부록 67
• A. 판의 경계조건에 따른 좌굴계수 67
• B. ABAQUS Input 73