잭업 보강재 안전성 검토

잭업 보강재란

잭업 보강재는 교량받침을 교체할 때 상부구조를 들어 올리는 잭의 반력을 받는 부재다.

공용 중인 강박스거더교의 복부판에 L형강 등을 용접하여 설치하는 압축 부재다.

잭 반력은 플랜지로 전달되며, 전체좌굴과 국부좌굴을 모두 검토한다.

힘의 전달 경로

보강재는 복부판에 붙어 잭 반력을 받는 압축 부재로 작동한다.

보강재 한쪽 끝은 플랜지에 접합되어 있어 기둥으로 보고 전체좌굴을 검토한다.

보강재 끝 돌출부는 판 요소로 보고 폭두께비에 따른 국부좌굴을 검토한다.

세장비와 폭두께비

세장비 ℓ/r은 유효좌굴길이를 단면2차반경으로 나눈 값이다.

압축응력 σ는 잭 반력 R을 단면적 A로 나눈 값이며, 허용응력 σa 이하여야 한다.

폭두께비 b/t는 돌출 판 폭 b를 두께 t로 나눈 값이다.

허용응력 기준

전체좌굴은 세장비 ℓ/r 구간에 따라 허용응력이 달라진다.

ℓ/r이 15 이하면 190MPa, 15 초과 80 이하면 190 − 1.3(ℓ/r − 15) MPa로 줄어든다.

국부좌굴은 b/t가 11.2 이하면 190MPa, 11.2 초과 16 이하면 24,000/(b/t)² MPa를 적용한다.

두 허용응력 중 작은 값을 기준으로 판정한다.

가상 단면 계산 예제

예제로 확인하자. 하중조합 1.0RD + 1.5RL에 RD 1400kN, RL 1600kN을 대입하면 3800kN이다.

소요 응력 기준으로 압축응력 할증 25%를 곱하면 하중은 4750kN이 된다.

단면은 흐름을 보이기 위한 가상의 값이다. 돌출폭 250mm, 두께 20mm를 2장 두면 A는 10000mm²다.

b/t는 12.5이므로 11.2 초과 16 이하 구간이다. σa는 24,000/(12.5)²로 153.6MPa다.

응력 σ는 475MPa로, 153.6MPa보다 커서 불만족이다.

흔한 실수와 채점 포인트

앞 문제의 정답은 11.2 초과 16 이하 구간의 식이다.

하중을 한쪽으로만 계산하거나 할증을 빠뜨리면 판정이 틀어진다.

세장비 구간과 b/t의 b, t를 바꿔 쓰는 실수가 많다.

전체좌굴과 국부좌굴 허용응력을 각각 구해 작은 값으로 판정하는 것이 채점 포인트다.

정리

정리하자. 잭업 보강재는 인상 중 집중 반력을 받는 압축 부재다.

하중조합은 1.0RD + 1.5RL이고, 압축응력에는 할증 25%를 적용한다.

전체좌굴과 국부좌굴 허용응력을 각각 구해 작은 값으로 판정한다.