도장용 블라스트 처리에 따른 강교량 용접이음부의 피로시험

Abstract

본 연구에서는 강교 도장용 블라스트 처리가 용접이음부의 피로거동에 미치는 영향을 조사하기 위해 소형시험편에 추가하여 교량 축소모델인 보의 용접후 블라스트 처리한 시험체(BT)와 용접후 블라스트 처리를 하지 않은 시험체(AW)의 2종류 시험체에 대해 피로시험을 실시하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 주요한 결과는 다음과 같다. (1) 시험체의 용접 토우부에서의 기하학적 형상을 나타내는 비드접선 각도와 곡률반경은 블라스트 처리를 실시 한 경우에 평균 비드접선 각도가 증가하고 평균 곡률반경은 증가하였다. (2) 용접후 블라스트 처리한 보 시험체와 용접후 블라스트 처리를 하지 않은 보 시험체의 Hot spot 응력값은 공칭응력으로 추정한 응력값에 비해 약 25%~35%가량 증가하였다. 반면 소형 시험편의 경우 약 9%의 증가를 보였다. (3) 용접후 블라스트 처리한 시험체와 용접후 블라스트 처리를 하지 않은 시험체의 거셋 플레이트 용접이음부의 경우 도로교설계기준에서 규정하는 피로설계곡선 C등급을 상회하였으며 B'등급에 상응하였다. (4) 거셋 플레이트 용접이음부의 경우 피로수명은 블라스트 처리하지 않은 시험체는 소형 시험편의 2×106회 피로강도보다 약 5% 정도 증가하였고 피로한도는 소형 시험편의 75MPa에 근접할 것으로 생각된다. 블라스트 처리한 시험체의 경우 본 피로시험에서는 피로강도와 피로한도를 정확히 알아낼 수 없었지만 블라스트 처리하지 않은 시험체에 비해 확실히 증가함을 확인하였다. 또한 십자형리브 용접이음부의 경우 작용하는 응력범위가 소형 시험편의 피로한도에 미치지 못하여 본 연구에서는 블라스트 처리 유무에 따른 피로강도의 비교는 어려웠다. (6) 블라스트 처리 효과가 소형 시험편과 강교량 축소모델에서도 그 효과가 나타남이 확인 되었으며, 그 차이도 적음을 확인하였다. 따라서 실제 강교량에서도 블라스트 처리 효과가 적용될 것이라 예측 할 수 있겠다. 또한 AASHTO, IIW 및 JSSC 등의 피로설계곡선과 비교하여 실제 강교량의 피로수명을 정확하게 평가 및 예측하여 향후 피로설계지침의 개정에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

Blasting method has been applied in newly built steel structures for cleaning forged surface and increasing adhesive property of applied coating systems. However, the effect of the blast surface preparations on fatigue behavior of welded joints was not clarified in fatigue design codes. Even though effect of blast treatment was evidenced by the prior study, the result of small specimen was not enough to show the effectiveness on actual steel bridges. In this study, fatigue tests were carried out with the two types of welded joints in miniature steel bridge, as-welded specimen and blast-treated specimen and then the effect of the blast treatment on the fatigue strength was studied. The radius of curvature at weld toe of bast-treated specimens was larger than that of as welded specimens. The experiment results showed that the fatigue life of the blast-treated specimens was longer than that of as welded specimens in low stress ranges. The effect of blast treatment has been confirmed in this study to the miniature steel bridge as well as the small specimen. Therefore, application of blast treatment on actual steel bridges is expected in the near future. The exact test results of this fatigue study, in comparison with the fatigue design curves of AASHTO, IIW and JSSC, could be utilized as the guide to following revision of the provision of fatigue design.