붕괴유발부재 설명

붕괴유발부재 정의

붕괴유발부재는 인장을 받는 부재가 파단되었을 때 구조물 전체가 무너지는 부재다.

다리 부재 하나가 끊어질 때 다른 부재가 그 힘을 떠맡을 수 있는지가 핵심이다.

시험에서는 여유도 개념과 함께 반복해서 출제된다. 두 용어를 함께 정리하자.

여유도 개념

여유도는 한 부재가 파단된 뒤 하중을 다른 경로로 나눠 전달하는 능력이다.

대체 경로가 있으면 전체 붕괴를 막는다. 대체 경로가 없으면 그 부재가 붕괴유발부재다.

두 경우를 비교하면 여유도 유무가 한눈에 들어온다.

판정 절차

판정은 다섯 단계로 진행한다. 먼저 구조 해석으로 주부재의 인장 응력을 확인한다.

인장 응력이 생기는 부재가 붕괴유발부재의 후보다. 인장이 없으면 파단도 없어 대상이 아니다.

후보 부재가 빠졌다고 가정하고, 남은 구조가 하중을 재분배할 수 있는지 본다.

재분배할 길이 없으면 붕괴유발부재로 지정하고 피로 상세와 검사 주기를 따로 관리한다.

형식별 예시

예를 들어 주거더 두 개만 있는 2거더 교를 보자.

한쪽 거더가 끊어지면 남은 거더 하나가 전체 하중을 받아야 하므로 여유도가 없다.

반면 4거더 이상 교는 바닥판을 통해 하중이 남은 주거더로 옮겨져 여유도가 있다.

2셀 박스거더교와 2면 트러스교도 같은 방식으로 붕괴유발부재 후보가 된다.

연속교 추가 위험 범위

이번에는 3경간 연속교에서 P점 상하면이 모두 절단된 가상의 예를 본다.

절단된 단면은 모멘트와 전단을 전달하지 못해 하중이 인접 경간으로 재분배된다.

그 결과 인접 경간의 부모멘트와 전단력이 급증해 추가 위험 범위가 생긴다.

재분배 후 응력이 항복강도를 넘으면 연쇄 파괴 위험이 커서 보강이나 교통 제한을 검토한다.

흔한 실수와 직접 풀기

첫째, 붕괴유발부재는 인장 응력을 받는 부재가 기준이다.

압축 부재와 혼동하지 않는다. 압축 부재는 원칙적으로 이 정의에서 제외한다.

둘째, 여유도를 부재 수가 많다는 뜻으로만 설명하면 안 된다.

여유도는 한 부재가 파단되더라도 하중이 다른 경로로 재분배되는지로 정의한다.

정리

핵심을 한 번 더 정리한다. 붕괴유발부재는 인장 응력을 받고 여유 경로가 없는 부재다.

여유도는 한 부재가 파단된 뒤 하중을 재분배하는 능력이다.

판정은 부재 형식과 연결 방식을 함께 보고 내려야 한다.

앞 문제의 정답은 없다. 남은 거더 하나가 전체 하중을 받아야 하기 때문이다.