Abstract
Until now, the fatigue experiment of steel deck has been variously performed. However, it can be seen that these experiments are limited to bridges designed with the truck loads of HS-20 and DB-24, and there is no fatigue experiment of steel deck designed with passenger car live loading. The purpose of this paper is to propose a new robust steel deck system and to evaluate its fatigue strength through the reliable experimental tests under the passenger car load. In this research, in order to avoid such inconvenient field welding, two main girders are first installed and the steel deck modules are assembled by bolted connections on the girder. And with considering economical efficiency, the U-ribs are arranged laterally at spacing of 400mm to directly deliver the passenger car load to girders, and the longitudinal beams are set in a large spacing of 1.45 m to mainly brace the U-ribs together. Three specimens were tested with different loads of 79, 106, and 132kN under the loading frequency of about 1.1 Hz. In result, the crack occurred on the welding connection between the U-rib and the longitudinal beam, and continued to grow up onto the U-rib. The fatigue strength at mid-length of the longitudinal beam of the test specimen can be evaluated as Category D based on the KSCE and AASHTO, or Category E on JSSC. The stress range in the proposed prefabricated orthotropic steel deck under service loading well satisfies the desired stress range suggested in KSCE.
현재까지 강바닥판의 피로실험은 다양하게 진행되었으나 이러한 실험들은 HS-20 및 DB-24 등의 트럭하중에 대하여 설계한 강바닥판교에 국한되어 있으며 승용차 하중을 이용하여 설계된 강바닥판교에 대한 피로실험은 시도된 바 없다. 본 연구는 승용차 전용 강바닥판교에 대한 피로실험을 수행하여 적절한 피로강도를 제시하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 강바닥판은, 공장제작을 극대화하고, 현장조립을 극소화 할 수 있도록 강바닥판과 주형을 분리하였다. 또한 구조부재의 배치는 경제성을 고려하여 일반 강바닥판의 구조와 반대로, 교축직각방향으로 U리브를 200 mm 간격으로 배치하여 승용차 하중을 직접 주형에 전달하는 구조를 채택하였으며, 교축방향으로 세로보를 1.45 m 간격으로 배치하여 인접 U리브를 횡방향으로 지지하도록 하였다. 피로실험은 3개의 시험체에 각각 79, 106, 132kN의 하중을 약 1.1Hz로 반복재하 하였다. 실험결과, 실험체 중앙의 세로보와 U리브 용접연결 부분에 균열이 발생하였으며, 반복횟수가 늘어남에 따라 균열이 U리브 바닥에서 상부방향으로 급격히 진전되었다. 또한 실험체의 피로강도는 국내 도로교 설계기준과 AASHTO에서 제시하고 있는 피로등급인 D와 일본의 JSSC에서 제시하는 피로등급 E에 해당함을 알 수 있었다. 따라서, 사용하중하에서 설계된 승용차 전용 조립식 강바닥판의 응력범위는 도로교 설계기준에서 피로설계시 제안된 200만회를 기준으로 한 D등급의 응력범위 이하이므로 피로강도를 잘 만족함을 알 수 있었다.