Abstract
This study was performed to evaluate joint behavior of prestressed concrete(PSC)-steel mixed girders through the flexural test of 14 beams according to embedded length, amount of reinforcing steel, stud arrangement, and prestressing force. All test beams were failed by turns of desertion of reinforcing steel, stud, and steel plate. From test results, prestressing force was more effective on performance of connection than stud arrangement and reinforcing steel. And the spacing of stud is also more effective than embedding length. This paper also presented 3D nonlinear analysis considering the slip of composite section as well as the static load tests of PSC-steel mixed girders. According to the slip modulus, the nonlinear analysis showed that the behavior of hybrid girders could be divided into three parts as full-composite, partial-composite and non-composite. However, the experimental results showed that the PSC-steel hybrid girders with shear connectors took the part of partial composite action in ultimate load stage. In addition, it was founded that stud shear connectors and welded reinforcements were contributed to improve the ultimate strength of hybrid girders for about 20%.
복합 구조 형식인 PSC-강 혼합 거더는 신형식 구조로서 비대칭 경간 구조물이나 장대교량에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 매입길이, 보강철근, 스터드, 프리스트레스 힘 등을 변수로 총 14개의 실험체를 제작하여 혼합 거더의 접합부 거동을 분석하고자 하였다. 모든 실험체는 보강철근, 스터드, 강판 등의 순서로 기능을 손실하면서 파괴되었다. 실험 결과에 의하면 접합부의 성능에는 스터드 배치와 보강철근에 비해 프리스트레싱 힘이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 함께 매입길이에 비하여 스터드의 배치가 접합부 성능에 보다 중요한 역할을 하는 것으로 평가되었다. 실험적 연구와 함께 슬립을 고려한 3차원 비선형해석을 수행하였다. 경계면의 거동은 인터페이스 요소와 슬립 물성을 통하여 완전 합성, 부분합성, 비합성으로 분석할 수 있는데 혼합 거더의 접합부 설계에 따른 경계면 거동을 해석과 실험 결과를 통하여 분석하였다. 특히, 스터드 전단연결재가 적용된 혼합 거더는 극한하중 단계에서 부분합성 거동을 나타내며 보강 철근 또한 혼합 거더의 극한강도 증진에 기여하는 것으로 분석되었다.
