공시체 크기 및 형상을 고려한 주입식 모르타르의 강도보정계수 및 응력-변형률 모델 제안

Strength Correction Factors and Stress-Strain Models for Injection Mortar Considering Specimen Size and Geometry

본 연구에서는 강거더-프리캐스트 바닥판 비간섭화 접합부의 주입식 모르타르 구조적 성능을 규명하고, 합성교 설계 및 유한요소해석에 적용 가능한 재료모델을 제안하였다. 크기와 형상이 다른 3종의 모르타르 배합에 대해 굳지 않은 상태의 블리딩, 플로우, 밀도, 공기량과 경화 상태의 압축강도, 탄성계수, 푸아송비를 측정하였다. 시험체 형상 간 압축강도는 높은 상관(R2 > 0.99)을 보였으며, 이를 바탕으로 크기효과를 고려한 강도보정계수를 도출하였다. 기존 설계기준의 콘크리트 탄성계수 예측식은 모르타르의 탄성계수를 과대평가 하였으며, 비선형 회귀를 통해 수정된 예측식을 제안하였다. 제안된 탄성계수 예측식을 Eurocode 2의 응력-변형률 관계식에 적용하여 강도 수준별 비선형 곡선을 제시하였고, 실내 및 현장 시편의 실험결과와 높은 일치도를 나타내었다.

This study investigates the structural performance of injection mortar used in non-interlocked joints between steel girders and precast decks, and proposes a material model for composite bridge design and finite element analysis. Three mortar mixes of different sizes and shapes were tested for fresh-state properties (bleeding, flow, density, and air content) and hardened-state properties (compressive strength, elastic modulus, and Poisson’s ratio). The compressive strengths of different specimen geometries showed a high correlation (R2 > 0.99), allowing the derivation of size-effect strength conversion factors. Existing code-based elastic modulus formulas overestimated the mortar stiffness; therefore, nonlinear regression on square-root and cubic-root models were used to propose a modified prediction equation. The resulting equation was incorporated into Eurocode 2 stress-strain relations, yielding nonlinear curves that agreed well with both laboratory and field test data.