공용중인 교량의 응력이력 계측 및 응력범주를 고려한 피로평가

Abstract

강교의 정확한 피로균열의 발생원인 또는 교량의 피로안전성을 검토하기 위해서는 적합한 응력이력 측정이 요구된다. 그러나 실제 현장에서의 응력이력 측정은 현장 여건과 경제성, 작업성 등의 이유로 1개소의 스트레인게이지를 설치하여 계측을 실시한다. 이는 특정 구조물의 실제 치수와 게이지 길이 용접부 응력집중 등의 영향을 고려하지 못하고, 구조 모델링을 통한 응력해석에도 많은 어려움이 있다. 그러므로 본 연구에서는 용접단부에 다수의 게이지 설치, 최소 길이 게이지 사용, 설치 위치 등의 개선된 방법을 적용하여 용접단부와 스트레인게이지 설치 거리에 따른 변형률 진폭에 대한 상관식을 도출하고 국제용접협회 (IIW)의 제안식과 비교하였다. 또한 적합한 피로등급 상세범주 선정을 통해 공용중인 교량의 피로손상도 평가 및 잔존수명을 예측하고 분석하였다. 그 결과 피로균열 발생빈도가 높은 부재파악, 용접 단부와 게이지 설치 거리에 따른 변형률의 정량적 파악으로 정확한 피로손상도 평가 및 잔존수명 예측이 가능하므로 향후 교량의 응력이력 계측 시 개선된 방법을 적용해야 할 것이다. The proper stress history measurement should be conducted in order to examine the accurate cause of fatigue cracks or the fatigue safety in the steel bridge. Only one strain gauge is generally installed in the field for the stress history examination because of the field circumstances, economic feasibility, workability, and so on. However, this method may not consider the actual size of the specific structure, the gauge length, and the affect of stress concentration in the welded joint. In addition, it is difficult to apply for the stress analysis. Therefore, this study suggests improvements that are a great number of gauge installations, the gauge location adjustment, and the use of the minimum length gauge. It is drived the correlative equation of strain for the distance between the welding toe and the strain gauge installation, and compare correlative equation with equation of IIW. Also, this study could estimate the remaining life and fatigue damage of bridge in service by selecting the suitable stress category. In conclusion, it is possible to understand the member which is high in the fatigue cracks, and the quantitative relations between the welding toe and the strain gauge installation distances. The proposed approach in this study can make an more accurate fatigue damage and a remaining life prediction so that the improved method should be applied in measuring the strain of bridges from now on.