단순지지된 샌드위치 슬래브교량의 파괴시 치수효과 document_id A220517029100

구조물의 해석, 설계, 시공, 품질관리 등을 수립할 때 토목기술자는 경제적이며 효율적인 복합재료를 사용할 수 있다. 거더, 가로보, 콘크리트 상판으로 이루어진 교량시스템은 특별직교이방성 판으로 거동한다. 이러한 경계조건을 갖는 단면을 Navier 해 형태의 해석적 해를 구하기가 매우 어렵다. 복합재료로 이루어진 교량을 설계하기위하여, 단면은 가장 경제적이면서 응력에 유리한 폼코어 형태를 채택하였고, 응력을 산출함에 있어서는 유한차분법 프로그램을 사용하였다. 응력영역은 Tasi-Wu 파괴영역 기준을 이용하였다. 본 논문에서는 치수가 증가됨에 따른 인장강도 감소율을 고려하였다. 또한 이러한 경우에 대한 수치해석을 수행하였다. 교량에서의 치수효과를 고려한 파괴강도를 해석하기 위해 응력을 산출하였으며 F.D.M 프로그램을 완성하였다. 본 프로그램의 정확도는 Navier의 해를 이용하여 확인 할 수 있었다. 본 논문에서는 Tsai Wu의 파괴영역을 고려하여 복합재료 교량의 강도에 대한 치수효과를 고려하여 해석해보았다. 변형공간을 사용하면 탄성계수의 감소율을 모르기 때문에 응력 공간에서 Von Mises와 Hill's의 파괴영역을 사용하였다. 이러한 일련의 검증과정과 해석을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 치수효과를 고려한 복합재료 샌드위치 슬래브 교량의 처짐 및 응력해석을 수행하기 위하여 F D M 프로그램을 완성하였다. 유한차분법에 의해 단순지지된 슬래브교량의 처짐을 계산해본 결과 Navier해의 결과와 거의 일치함을 보여주고 있어 본 논문에서 사용한 이론의 정확도를 검증할 수 있었다. 매트릭스 해석시 Block Tri diagonal 해법을 사용함으로써, 대형 매트릭스의 반복수행을 빠른 시간에 효과적으로 수행할 수 있는 차분모형을 완성 할 수 있었다. 샌드위치 폼코아의 높이를 0.1m, 0.2m, 0.3m로 증가시켜 가면서 처짐을 고찰해본 결과 처짐은 0.6429mm, 0.088mm, 0.0277mm로 현저히 줄어드는 것을 알 수 있었다. 강도를 감소시킨 압축 인장강도인 X, X', Y, Y', Fxx, Fyy, Fx, Fy는 원래 섬유의 강도에서 감소비를 곱하여 산출한 값이기 때문에 감소비에 따라 변경됨을 알 수 있었다. 본 논문에서 제시한 해석방법은 유리섬유와 에폭시 모재에 기본을 두고 있다. 이 과정은 다른 성분 재료들을 갖는 복합재료에도 사용할 수 있을 것으로 판단되며 본 논문에서 얻은 데이터는 구조물 유지 및 보수, 보강 실무에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.