합성 구조 – 합성구조의 장단점, 전단연결재, 합성보, 합성기둥, 합성바닥판, 합성연결부, 합성형 교량

본문내용

가장 많이 쓰이는 형태의 전단연결재는 그림 1.4(a)의 스터드(stud)이다. 스터드 전단연결재는 스터드 용접기를 이용한 신속한 용접이 가능하기 때문에 많은 수의 전단연결재를 용접해야 하는 합성구조물의 시공을 용이하게 하기 때문에 현재 가장 많이 사용되고 있다. 3장의 전단연결재에서 주로 논하겠지만 13 mm에서 25 mm의 직경을 가지고 주로 사용되고 있는 스터드는 연성이 높은 전단연결부를 확보할 수 있어서 합성단면의 거동에도 중요한 역할을 할 수 있다. 용접을 하지 않기 위해서는 (b)와 같은 볼트를 이용한 전단연결재가 사용된 경우가 있는데 볼트 체결시 전단연결재를 둘러싸고 있는 콘크리트 부분의 저항이 불충분하여 손상이 발생하는 경우가 생겨서 적용사례가 많지 않다. 프리캐스트 요소를 합성구조에서 채택하는 경우에 볼트 형태의 전단연결재가 고려될 수 있을 것이다. 스터드의 머리가 있는 것은 앞서 언급한 바와 같이 전단연결재가 전단에 대한 저항뿐 아니라 수직 방향의 분리에 대한 저항력도 갖추어야 하기 때문이다. 채널, 앵글 혹은 말굽형태의 전단연결재도 사용되는데 스터드에 비해서 극한변형능력이 작은 단점이 있고 용접에 시간이 많이 소요되어 특수한 형태의 합성구조에만 일부 적용된다. 프리플렉스 합성보와 같이 하부 케이싱 콘크리트의 덮개를 확보하기 힘든 경우에는 말굽형을 사용하고 있고 좁은 영역에서 높은 전단저항력을 필요로 하는 경우에는 연성이 제한적이지만 강도가 높은 형태의 전단연결재를 선택하는 예가 있다. 이외에도 합성기둥에 전단연결재를 설치할 필요성이 제기되는 경우에는 내부에서의 용접이 사실상 불가능하기 때문에 외부에서 설치가 가능한 못 전단연결재(nail shear connector)가 시도되기도 한다. 최근에는 스터드 전단연결재의 직경을 크게 사용하려는 시도가 있고 파형강판 복부 PSC 교량의 바닥판과 복부 연결구조로 perfobond shear connection이 이용되기도 한다. 이렇게 합성구조의 형태에 따라서 전단연결재도 달라질 수 있고 새로 제안되는 전단연결재는 강도, 강성, 연성, 피로의 측면에서 설계 자료가 제공되어야 한다.

키워드

합성,   구조,   강합성,   교량,   교각,   기둥,   바닥판,   전단연결재