변형유발피로

변형유발피로란

변형유발피로는 횡방향 부재가 면외 변형을 강제해 생기는 피로다.

설계 단계에서 놓치면 교량 유지관리 비용이 크게 늘어난다.

1교시 용어와 2~4교시 논술에 반복해서 출제된다.

발생 메커니즘

차량이 지나가면 주거더가 처지고, 가로보가 그 상대 변위를 받는다.

가로보의 힘은 수직보강재 단부를 거쳐 짧은 웨브 갭에 모인다.

웨브 갭은 이중 곡률을 받아 면외 굽힘 응력이 크게 생긴다.

이 응력이 반복되면 용접 토에서 균열이 시작되고 복부판으로 진전한다.

두 피로 비교

주응력 피로는 차량 축하중에 의한 휨이 원인이고, 응력은 길이 방향이다.

변형유발피로는 가로보·대각재의 2차 변형이 원인이고, 응력은 웨브 면외 방향이다.

점검 위치도 다르다. 플랜지 이음이 아니라 웨브 간극과 연결판 용접부다.

점검 대상을 나누지 않으면 변형유발피로 균열을 놓친다.

헷갈리는 점

흔한 실수는 변형유발피로를 응력유발피로와 같은 개념으로 쓰는 것이다.

국부응력을 줄이는 방법에는 강판 교체와 세로보 증설이 있다.

용접 이음부 자체의 피로강도를 높이는 방법에는 TIG 처리가 있다.

두 방법은 목적이 다르므로 구분해서 골라야 한다.

계산 예제

계산 예제는 설계 공식이 아니라 응력 비교 절차를 보이기 위한 가상의 예다.

응력비는 응력 범위를 상세의 피로 한계 응력 범위로 나눈 값이다.

해석 값 60 MPa을 피로 한계 80 MPa로 나누면 0.75가 된다. 단위가 같아 무차원이다.

차로 분포를 바꾸면 응력 범위가 커질 수 있으므로 여러 재하 위치를 검토한다.

정리

변형유발피로는 웨브 갭 용접부의 면외 변형 적합성 문제로 본다.

채점은 원인, 위치, 대책의 세 축을 본다. 셋을 함께 쓴다.

보수 방법을 쓸 때는 적용 후 재균열 가능성도 함께 쓴다.