초록
합성보는 콘크리트 바닥판과 강재 거더로 이루어져 왔으나, 바닥판의 자중을 줄이면서 내구성을 향상시키고 나아가 교량의 강도 및 강성을 향상시키기 위하여 초고성능 콘크리트(UHPC)를 교량 바닥판으로 채용한 합성보가 최근에 제안되고 있다. 이 연구는 기존의 스터드 전단연결재가 UHPC 바닥판을 합성함에 있어 유효한지에 관하여 실험적으로 검토해보고자 한다. 12개의 push-out 시험체를 통하여 UHPC 바닥판에 매립된 스터드 전단연결재의 정적 강도를 평가하였으며, 실험 변수로 바닥판 두께, 스터드 높이 및 지름을 채택하여, 기존에 제한되었던 스터드 지름에 대한 높이의 비율인 형상비와 스터드 머리부 상부 콘크리트 피복두께의 제한을 완화하는 것이 가능한지에 대하여 검토하였다. 이 연구의 실험으로부터 기존 AASHTO LRFD에 제시된 정적 강도평가식을 UHPC에 매립된 스터드 전단연결재에 적용하는 것이 유효함을 확인하였으며, 4이상으로 제한된 형상비는 3.1까지 낮추어도 되며, 50 mm로 제한된 최소 피복두께도 25 mm까지 낮출수 있음을 확인하였다. 다만 Eurocode-4에 제시된 연성도 기준인 특성 상대슬립 6 mm 이상의 기준을 만족하지 못하여, UHPC에 매립된 스터드 전단연결재는 별도의 연성 보강 방안이 채택되지 않는다면 강성 전단연결재로 간주하여야 할 것이다.
Typical composite girder has been composed with conventional concrete deck and steel girder. Recently, ultrahigh-performance-concrete (UHPC) deck is proposed in order to enhance durability and reduce weight of deck as well as to increase stiffness and strength of the composite girder. This study investigates that a headed stud is still compatible as a shear connector for the UHPC deck and steel girder composite beam. Twelve push-out specimens are prepared to evaluate the static strength of stud shear connectors embedded in the UHPC deck. The test program proves that the static strength of the stud shear connectors embedded in UHPC well meets with design codes described in AASHTO LRFD. Chosen experimental variables are aspect ratio of height to diameter of stud, thickness of deck and thickness of concrete cover over the head of stud. From the test program, aspect ratio and cover thickness are investigated to mitigate the regulations of the existing design codes. The minimum aspect ratio and the minimum cover thickness given in AASHTO LRFD are four and 50mm, respectively. This limitation hinders to lower the thickness of the UHPC deck. The results of the experiment program give that the aspect ratio and the cover thickness can be lower down to three and 25mm, respectively. Eurocode-4 regulates characteristic relative slip at least 6mm. However, test results show that stud shear connectors embedded in UHPC provide the characteristic relative slip only about 4mm. Therefore, another measures to increase ductility of stud should be prepared.