Season2-Episode9 에서는 CIF(Constraint-Induced Fracture)라는 파괴 메커니즘이 최초로 밝혀진 Hoan Bridge가 나온다.
Hoan Bridge는 1977년 개통 이후 약 20여 년간 별다른 문제 없이 운영되었으나, 2000년 12월 접속교 주거더 3개 중 2개에서 갑작스럽게 예상치 못한 심각한 균열과 구조 붕괴 위험이 발생했다. 원인 분석 결과, 당시에는 비교적 생소했던 ‘구속 유발 파괴(Constraint-Induced Fracture, CIF)’가 주요 원인으로 지목되었으며, 이 사건을 계기로 연성-취성 천이 온도(DBTT), 피로 설계, 용접 품질 관리에 대한 요구가 대폭 강화되었다.
이와 관련해 FHWA은 보고서(Evaluation of Steel Bridge Details for Susceptibility to Constraint-Induced Fracture)를 발간하였고, 이를 보다 실무적으로 정리/보완한 AISC의 안내서(Guide to Evaluating Details for Susceptibility to Constraint-Induced Fracture)도 배포되었다. 참고로, 방송에서는 균열 발생 원인 중 하나인 DBTT(연성-취성 천이 온도) 관련 재료적 요인도 함께 지적한다.
Constraint-Induced Fracture(CIF)는 강재 구조물에서 발생하는 급격한 취성 파괴 현상으로, 구조물에 특별한 하중 증가나 피로 누적 없이도 갑작스럽게 균열이 발생하고 빠르게 확장되는 특징이 있다. 이는 세 가지 조건이 동시에 작용할 때 발생 가능성이 높아지는데,
– 높은 인장 응력
– 구조적으로 구속이 심한 상세부(주로 연결부위에 해당)
– 주요 인장 응력 흐름에 거의 수직인 노치형 또는 균열형 평면 불연속 이다.
CIF는 특히 여러 방향에서 용접이 교차하거나 부재가 두껍고 변형이 제한된 연결부에서 발생하기 쉬우며, 이러한 특성 때문에 균열이 발생해도 초기에는 잘 발견되지 않고, 사전 경고 없이 갑작스럽게 구조적 파괴로 이어질 수 있다. 이로 인해 Hoan Bridge 사례 이후 CIF에 대한 이해를 바탕으로 구조 상세의 적절한 설계와 구속 완화, 용접 품질 확보 등이 중요한 설계 요소로 강조되었다. 웹에서 이와 관련된 국내 논문이나 기술기사를 찾아 보았는데 전무하다. 일반 엔지니어들이 이해하기 어려운 부분들이 많으니 누가 좀 잘 정리 요약하면 좋겠고 🙂 이와 관련한 강교 설계/제작 지침들이 국내에 마련되어 있는지도 궁금하다.
참고로, 손상 구간은 폭파 철거되었다.
