The Fatigue Strength of Steel Bridge Components Attached with Non-load Carrying Out-of Plane Gusset Plate

하중 비전달형 면외 거셋판이 부착된 강교량 부재의 피로강도

This paper presents the results of the experimental and analytical investigation for the fatigue strength of welded details frequently used in steel bridges, especially for the details with relatively lower fatigue strength. Considering the measured stress fatigue cracking initiated at toe of the transverse fillet weld joining the gusset plates to the web because of the stress concentration that developed as a result of the geometric conditions and the greater probability of microscopic discontinuities at the fillet weld toe A comparison was made of the stress calculated by considering geometric aspect of bead and measured at same position. They indicate that the geometric conditions of the weld toe result in similar stress concentration on both FEM models and test results. The test results were compared with the fatigue criteria of AASHTO, JSSC specifications. Specimens of 80 and 150mm gusset plate configuration tested either respectively equaled or exceeded the fatigue resistance provided by category D and E of the AASHTO specification. It also satisfied the category F and G of JSSC. Both WG1 and WG3 specimen tend to provide S-N curves with a store near -0.3 less than AASHTO and JSSC.

본 논문은 강교량 부재에 번번하게 사용되는 용접상세로 비교적 낮은 피로강도를 보이는 부재에 대해 실험과 해석적 연구를 수행하였다. 측정응력을 고려해보면, 피로균열은 복부에 연결되는 거셋판의 필렛용접 지단부에서 시작하였으며, 용접단면의 기하학적 조건과 불연속성으로 인하여 집중응력이 발생하는 것으로 나타났다. 비드단면의 기하학적 형상을 고려한 FEM 모델의 해석결과와 동일한 위치에서 게이지에 의한 측정응력은 둘다 비슷한 수준의 응력집중이 용접지단부에서 발생하고 있음을 보여주고 있다. 피로실험 결과를 AASHTO와 JSSC의 피로설계기준과 비교한 결과, 80mm와 150mm 부착 시험편 모두에서 AASHTO의 D와 E등급, JSSC의 F와 G등급을 만족하거나 상회하는 것으로 나타났다. 또한, WG1와 WG3 시험편은 AASHTO와 JSSC의 S-N선도 보다 완만한 -0.3의 기울기를 갖는 것으로 나타났다.