PSC 박스거더 파형강판교

개념 정의

PSC 박스거더 파형강판교는 복부를 주름진 강판으로 바꾼 교량이다.

자중과 프리스트레스 손실을 줄여 장경간 설계에서 자주 비교된다.

파형강판과 콘크리트의 접합, 시공 단계 균열이 시험에 반복해서 나온다.

단면 구성과 역할

단면은 상부 슬래브, 파형강판 웹, 하부 슬래브로 이루어진다.

상·하부 콘크리트 플랜지는 휨 압축과 인장을 담당한다.

파형강판 웹은 전단력을 담당하는 합성형식이다.

주름이 면외 좌굴을 억제해 얇은 두께로도 전단 강도를 확보한다.

아코디언 효과

파형강판은 축방향 강성이 작아 주름을 따라 신축한다. 이를 아코디언 효과라 한다.

그래서 긴장력은 웹을 거의 통과하지 못하고 콘크리트 슬래브가 부담한다.

반면 웹은 주름 방향 전단 강성이 커서 전단력을 전담한다.

일반 PSC 박스와 비교

일반 PSC 박스는 복부가 콘크리트라 자중이 상대적으로 크다.

파형강판 복부는 주름 효과로 축력이 플랜지에 집중된다.

그래서 자중을 줄이면서 휨 효율을 높일 수 있다.

검토 항목은 파형강판의 좌굴과 전단, 그리고 접합부다.

시공 순서

시공은 강판을 공장에서 주름 형상대로 가공하는 것으로 시작한다.

하부 슬래브를 시공하고 받침 위치를 맞춘 뒤, 웹을 세워 가설 지지하고 접합한다.

접합부에는 전단연결재를 설치하고 채움 콘크리트를 타설한다.

이후 상부 슬래브 타설, 긴장과 그라우팅, 계측 점검 순으로 진행한다.

웹 전단 검토

웹 전단응력은 전단력을 웹의 높이와 두께의 곱으로 나눈 값으로 먼저 검토한다.

여기서 V는 설계 전단력, h_w는 웹 높이, t_w는 웹 두께다.

주름 효과와 전단좌굴은 근사식에 반영되지 않아 최종은 기준 식을 따른다.

정리

파형강판 복부 PSC 박스거더는 복부 자중을 줄이는 형식이다.

시험에서는 접합부 상세와 전단좌굴 검토가 반복해서 묻는다.

앞 문제의 답처럼 분모가 작을수록 전단응력은 커진다.