강재원형기둥 접합부 다이아프램 설계법

초록

강재교각 원형기둥-상자형보 접합부의 내부 다이아프램은 상자형 보 하부플랜지로 부터의 플랜지 집중력을 전달받아 원형기둥에 전달하는 역할을 하며, 보와 기둥의 강도뿐만 아니라 접합부의 거동에 큰 영향을 미치게 된다. 다이아프램의 강도를 필요이상으로 하게 되면 접합부는 예상된 항복 또는 좌굴거동을 하지 않을 수 있으며, 구조시스템은 다이아프램 인접부재가 갑작스럽게 파괴될 수 있다. 최근의 다이아프램에 대한 연구는 Okumura 등(1968)이 제안한 응력계산식이 유일하다. 그러나 수식이 매우 복잡하고 적용이 난해하여 일본의 설계지침(阪神高速道路公團 1985; 도로교설계기준 2003)에서도 응력검토식을 소개하고 있지 않으며, 단지 응력을 검토치 않아도 되는 경험적인 예외조항을 따르도록 하고 있다. 즉, Okumura의 응력계산식은 다이아프램과 보, 기둥부재의 상호작용을 고려치 못하고 있으며, 해석적, 실험적인 검토가 충분히 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 따라서 이 연구에서는 접합부 다이아프램의 설계변수에 대한 해석모델을 작성하여 비선형 유한요소해석을 수행하여, 다이아프램의 상세에 따른 강도특성을 검토하고, 이론식에 의한 설계변수의 영향을 분석하고자 한다. 또한 이 연구의 제 3 장에서 수행한 접합부의 실험결과는 다이아프램의 맨홀이 존재치 않는 접합부에 대한 것으로써, 설계지침에서 제시하는 맨홀이 있는 다이아프램의 강도에 대한 검토시 기준강도로 사용한다. 또한, 다이아프램의 강성에 따른 강도 특성을 검토하고자 한다. 해석결과로부터 하부플랜지와 동일한 두께의 다이아프램 복푸판 높이는 보강리브를 사용하지 않는 경우 적어도 기둥 반지름의 75% 이상을 확보하는 것이 접합부의 강도를 확보에 필수조건임을 알 수 있었고, 다이아프램의 보강리브 폭에 대한 접합부의 강도의 영향은 거의 나타나지 않았다. 또한 그림 1과 같은 다이아프램의 복부판 높이에 따른 다이아프램의 필요두께의 산정식을 제안하였다.