Ultimate Flexural Strength of HSB460 Steel Built-up Box Member Considering Residual Stresses

용접으로 조립되는 강박스 단면 부재는 교량의 거더로 많이 적용되어 왔고, 최근 HSB460강이 교량 건설용 고성능강으로 개발되었다. HSB460강은 460MPa 이상의 항복강도와 0.77 수준의 항복비를 가지고, 항복 이후 완전소성 거동을 보이는 일반 탄소강과는 달리 변형률 경화 능력이 잘 구현되는 재료적 특성을 가진다. 본 연구에서는 비선형 유한요소해석 기법을 활용한 수치해석적 방법론에 기반하여 HSB460강으로 제작된 박스 단면 부재의 극한 휨강도 성능을 평가하였다. 실무 규모 박스 단면 예제를 선정하여 용접 공정으로 인한 잔류응력과 기하학적 초기결함을 고려하여 극한 강도 해석을 수행하였다. 해석으로 얻은 극한 휨강도의 회귀분석을 통해 휨강도 식을 제안하였고 설계기준에서 제시된 휨강도와 검토되었다. 항복모멘트 이하의 강도가 구현되는 세장비 구간에서 설계기준으로부터 산정된 휨강도는 세장비 크기에 비례하며 3~10% 수준으로 해석강도 대비 낮은 것으로 확인되었다. HSB460강이 가지는 항복 직후부터 구현되는 변형률 경화 효과는 조립박스 부재의 극한 휨강도의 증가에 직접적으로 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구에서의 제안된 HSB460강으로 조립된 박스 부재의 전용 설계식이 활용된다면 강도 한계 상태 설계에서 보다 경제적인 설계가 가능할 것으로 예상된다.