Longitudinal Stress Distributions around Construction Joints of PSC Bridge Girders

임정순,이수근,채성태,Im, Jung-Soon,Lee, Soo-Keun,Chae, Sung-Tae Korean Society of Hazard Mitigation 2002 한국방재학회지 Vol.2 No.3

There exist many construction joints in segmentally constructed bridge girders. It is required coupling of tendons or overlapping of tendons to introduce continuous prestress through several spans of bridges. Even though tendon coupling method is easier to use in practice, some cracking problems around construction joints have been reported and complicated stress states around construction joints in PSC girders is not clearly investigated. The purpose of this paper is to investigate in detail the complicated longitudinal stress distributions around the construction joints in prestressed concrete girders with tendon couplers. To this end, a comprehensive experimental program has been set up and a series of specimens have been tested to identify the effects of tendon coupling and segmental construction of bridge sections. The present study indicates that the longitudinal stress distributions of PSC girders with tendon couplers are quite different from those of PSC girders without tendon couplers. The longitudinal compressive stresses introduced by prestressing are greatly reduced around coupled joints according to tendon coupling ratios. 다양한 공법으로 널리 시공되고 있는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 연속 교량의 단면에는 시공이 음이 발생하게 된다. 이러한 시공이음부에서 연속적인 프리스트레스 하중을 도입하기 위해서는 텐던을 겹침이음(overlapping)하거나 텐던 커플러를 사용하는 방법이 사용되며, 후자의 경우는 시공이 음의 정착부 배근의 단순화와 효율적으로 텐던을 사용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구의 목적은 텐던 커플러를 사용한 PSC 교량의 시공이음부의 종방향 응력 분포를 규명하는 데 있으며, 이를 위해 텐던 연속과 단면의 분할 시공 효과를 고려한 실험과 유한요소 해석을 수행하였다 연구결과 텐던 커플러를 사용한 시공이음부의 응력 상태는 텐던 커플러를 사용하지 않은 경우에 비해 종방향 응력상태와 다르게 나타나고 있다. 특히 구조적으로 문제가 되는 종방향 압축응력은 시공이음부에서 텐던 연결비율이 증가함에 따라 크게 감소한다.

내구성 해양 RC 구조물의 철근 피복적정성에 관한 연구

임정순,방윤석,조재병,Im,Jung-Soon,Bahng,Yun-Suk,Jo,Jae-Byung 한국방재학회 2004 한국방재학회논문집 Vol.4 No.3

본 연구에서는 염해에 대한 내구성 저하 요인을 국내외 자료에 의해 요인별 분석, 고찰하고 Fick의 확산 방정식을 적용하여 설계기준강도와 물-시멘트비에 따른 염화물의 확산계수와 내구년한에 의한 환경조건별 소요피복두께를 산출하여 각 변수들의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. 물-시멘트비가 감소하고 설계강도가 증가되면 염화이온의 침투속도가 낮아져 소요피복두께를 줄이는 것으로 나타났다. 특히 비말대 환경조건에서 고강도 콘크리트에 고로슬래그 시멘트를 사용할 경우 염화이온의 확산을 막는데 더욱 효과적이였다. 결과적으로 고내구성을 필요로 하는 해양콘크리트 구조물의 경우 최소피복두께 기준인 8cm보다 환경조건에 따라 <TEX>$3{\sim}8cm$</TEX>의 피복두께가 증가되어야 1등급 내구년한을 만족시키는 것으로 나타났다. On this study, durability decreasing element caused by salt damage was analyzed elementally and studied with the data of the inside and outside in the country. The design strength and water-cement ratio according to diffusion coefficients of chloride were applied to Fick`s diffusion equation. The required over depended on environmental conditions is estimated with endurance period, and the influences on cover according to the transformation of the each parameter were investigated. In consequence, if water-cement ratio decreases and design strength increases, it shows that slowing infiltration velocity of chloride ion can decrease required cover. Especially, it is more effective to use Portland blast-furnace slag cement into high strength concrete in the splash zone environmental conditions in blocking the diffusion of chloride ion. As the result, in the case of the offshore concrete structure needed high durability, it is needed to increase cover(<TEX>$3cm{\sim}8cm$</TEX>) than minimum standard cover(8cm) according to environmental conditions.

PSC 교량의 시공이음부 종방향 응력 분포

임정순,이수근,채성태,Im. Jung-Soon,Lee. Soo-Keun,Chae. Sung-Tae 한국방재학회 2002 한국방재학회논문집 Vol.2 No.3

다양한 공법으로 널리 시공되고 있는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 연속 교량의 단면에는 시공이 음이 발생하게 된다. 이러한 시공이음부에서 연속적인 프리스트레스 하중을 도입하기 위해서는 텐던을 겹침이음(overlapping)하거나 텐던 커플러를 사용하는 방법이 사용되며, 후자의 경우는 시공이 음의 정착부 배근의 단순화와 효율적으로 텐던을 사용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구의 목적은 텐던 커플러를 사용한 PSC 교량의 시공이음부의 종방향 응력 분포를 규명하는 데 있으며, 이를 위해 텐던 연속과 단면의 분할 시공 효과를 고려한 실험과 유한요소 해석을 수행하였다 연구결과 텐던 커플러를 사용한 시공이음부의 응력 상태는 텐던 커플러를 사용하지 않은 경우에 비해 종방향 응력상태와 다르게 나타나고 있다. 특히 구조적으로 문제가 되는 종방향 압축응력은 시공이음부에서 텐던 연결비율이 증가함에 따라 크게 감소한다. There exist many construction joints in segmentally constructed bridge girders. It is required coupling of tendons or overlapping of tendons to introduce continuous prestress through several spans of bridges. Even though tendon coupling method is easier to use in practice, some cracking problems around construction joints have been reported and complicated stress states around construction joints in PSC girders is not clearly investigated. The purpose of this paper is to investigate in detail the complicated longitudinal stress distributions around the construction joints in prestressed concrete girders with tendon couplers. To this end, a comprehensive experimental program has been set up and a series of specimens have been tested to identify the effects of tendon coupling and segmental construction of bridge sections. The present study indicates that the longitudinal stress distributions of PSC girders with tendon couplers are quite different from those of PSC girders without tendon couplers. The longitudinal compressive stresses introduced by prestressing are greatly reduced around coupled joints according to tendon coupling ratios.

파형강관을 삽입한 중공원형단면 철근콘크리트 부재의 거동에 관한 연구

임정순,김성칠,조재병,이수근,Im, Jung-Soon,Kim, Sung-Chil,Jo, Jae-Byung,Lee, Soo-Keun 한국방재학회 2003 한국방재학회논문집 Vol.3 No.1

파형강관을 삽입하여 보강된 중공원형단면의 역학적 거동을 연구하기 위하여 직경 50cm, 길이 340cm의 시험체를 제작하였고, 3점 휨시험을 수행하였다. 하중재하는 파괴 또는 최대한변형이 발생할 때까지 느리게 증가시켰다. 시험하는 동안에 시험체 중앙의 휨방향 변위와 인장측과 압축측의 종방향 변위를 측정하였다. 측정데이타를 분석한 결과를 파형강관이 삽입되지 않은 등가단면에 대한 해석결과와 비교하였다. 비교결과, 중공 철근콘크리트 부재의 휨강성과 연성이 파형강관을 내부에 삽입함으로써 크게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. An experiment was carried out to investigate the mechanical behaviour of the circular hollow section reinforced concrete member with internal corrugated steel tube. A specimen, 50cm in diameter and 340cm in length, was made and tested by 3 points bending. The test load was increased slowly (quasi static) to the failure or unacceptable deformation. During the test, lateral displacement at mid point and longitudinal displacement of extreme fiber on compressive and tensile side of the specimen were measured. The measured data were analysed and compared with calculated results for the equivalent member without inserted corrugated steel tube. The comparison shows that the flexural strength and ductility of hollow section reinforced concrete members can be improved by inserting corrugated steel tubes inside.

2경간 연속 철도교의 종방향 거동에 관한 연구

임정순,조재병,방윤석,Im,Jung-Soon,Jo,Jae-Byung,Bahng,Yun-Suk 한국방재학회 2001 한국방재학회논문집 Vol.1 No.1

This paper presents the results of the parametric study on the longitudinal behavior of 2-span continuous railway bridge. To perform the main objective of this paper, the effects of pier shaft stiffness, pier height, the size of pier foundation, and the bearing stiffness on the longitudinal behavior of the bridges are studied. Within the limits of this study, the research result has revealed that the variation of the fixed pier is more effective than that of the moved pier. In addition, the control of the hearing stiffness is much less expensive than that of any other parameters. 2경간 연속 철도교의 종방향 거동에 영향을 미치는 여러 인자들에 대해서 연구하였다. 그 인자들로는 교각 강성의 크기, 교각의 높이, 교각기초의 크기와 교각받침의 강성을 변화시켜 그에 따른 변화양상을 살펴보았다. 그 결과 고정단 교각에서의 여러 인자들의 변화에 따른 종방향 거동의 변화가 가동단 교각에서의 변화에 따른 영향보다 크다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한, 받침강성을 변화시켜서 종방향 거동을 제어하는 것이 다른 인자들을 변화시키는 것보다 더 경제적이라 할 수 있다.

파형강관을 삽입한 중공원형단면 철근콘크리트 부재의 거동에 관한 연구

임정순,김성칠,조재병,이수근,Im,Jung-Soon,Kim,Sung-Chil,Jo,Jae-Byung,Lee,Soo-Keun 한국방재학회 2003 한국방재학회논문집 Vol.3 No.1

파형강관을 삽입하여 보강된 중공원형단면의 역학적 거동을 연구하기 위하여 직경 50cm, 길이 340cm의 시험체를 제작하였고, 3점 휨시험을 수행하였다. 하중재하는 파괴 또는 최대한변형이 발생할 때까지 느리게 증가시켰다. 시험하는 동안에 시험체 중앙의 휨방향 변위와 인장측과 압축측의 종방향 변위를 측정하였다. 측정데이타를 분석한 결과를 파형강관이 삽입되지 않은 등가단면에 대한 해석결과와 비교하였다. 비교결과, 중공 철근콘크리트 부재의 휨강성과 연성이 파형강관을 내부에 삽입함으로써 크게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. An experiment was carried out to investigate the mechanical behaviour of the circular hollow section reinforced concrete member with internal corrugated steel tube. A specimen, 50cm in diameter and 340cm in length, was made and tested by 3 points bending. The test load was increased slowly (quasi static) to the failure or unacceptable deformation. During the test, lateral displacement at mid point and longitudinal displacement of extreme fiber on compressive and tensile side of the specimen were measured. The measured data were analysed and compared with calculated results for the equivalent member without inserted corrugated steel tube. The comparison shows that the flexural strength and ductility of hollow section reinforced concrete members can be improved by inserting corrugated steel tubes inside.

2주형 다주교각의 연성도 및 소성힌지 영역에 관한 연구

변순주,임정순,Byun. Soon-Joo,Im. Jung-Soon 한국방재학회 2006 한국방재학회논문집 Vol.6 No.3

다주교각의 횡방향 철근비에 따른 연성도 및 소성힌지 영역을 단주교각과 비교하여 평가하였다. 횡방향 철근비가 높을수록 연성도 증가는 뚜렷하며 다주교각의 경우 교축직각방향 거동시에는 단주보다 더 큰 연성도 증가를 보였다. 또한 횡철근 배근을 위한 소성힌지영역을 산정하였으며 목표연성도를 크게 할수록 횡구속 철근비의 증가와 함께 횡구속 되어야 하는 소성힌지영역 또한 높아져야함을 밝혔다. 다주교각의 방향별 거동에 따른 소성힌지 영역에는 차이가 있으며, 다주교각의 교축직각방향 거동시에는 모멘트 분포의 차이에 의해 보다 낮은 구간에서 소성변형을 보인다. In this study, displacement ductility capacity and plastic hinge regions of reinforced concrete multi-column bent with different transverse reinforcement ratio are investigated. The ductility increases remarkably as transverse reinforcement ratio increase and the multi-column bent loaded along transverse direction is more ductile. The plastic hinge length for special detailing requirements of transverse reinforcement is estimated. For high target ductility, plastic hinge length for confinement should be extended with increased transverse reinforcement ratio. The plastic hinge length of multi-column bent loaded along transverse direction is shorter than that along longitudinal direction, because of the different moment distribution.

비선형 유한요소해석을 이용한 철근콘크리트 구조물의 내화성능평가

변순주,임정순,황지욱,Byun,Sun-Joo,Im,Jung-Soon,Hwang,Jee-Wook 한국방재학회 2006 한국방재학회논문집 Vol.6 No.1

화재동안 구조물의 복잡한 거동을 이해하기란 쉽지 않다 때문에 화재이후의 철근콘크리트 구조물의 잔류 강도를 평가하는 것은 매우 힘든 일이다. 그러나 교통시설의 화재로 인한 피해는 매우 크므로 화재에 대한 안전성 확보는 결코 간과해서는 안 될 중요한 요소이다. 따라서 이런 큰 피해를 줄이기 위한 철근콘크리트 구조물에 대한 정확한 내화성 평가 방법이 절실히 요구된다. 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 내화성 평가를 위한 비선형 유한요소해석방법의 유효성을 증명하였고, 비선형 유한요소해석방법에 의한 지하차도 내화성 평가 결과를 ACI 216R-89의 결과와 비교하였다. To estimate the retained strength of reinforced concrete structure after fire is very difficult because the complex behavior of structure is hard to understand during course of a fire. However, the damages which is caused by fire of the traffic facility infrastructure are enormous. Therefore the security against fire is important element that must not be overlooked. For this reason, an exact estimate method of the fire endurance is highly demanded. In this study, the validity of the nonlinear finite element method approach for the fire endurance of reinforced concrete structure is verified. The results of fire endurance estimate of underground road way by nonlinear finite element method approach are compared with those by ACI 216R-89.

섬유요소를 이용한 교량의 비선형 지진응답해석

변순주,임정순,Byun. Soon-Joo,Im. Jung-Soon 한국방재학회 2006 한국방재학회논문집 Vol.6 No.3

교량의 지진응답해석시 단면의 비선형 거동특성에 따른 휨변형을 정밀하게 구현하기 위해 섬유요소를 이용한 해석이 수행되었다. 2주형 다주교각을 섬유요소로 모델링하여 지진하중에 대한 비선형 정적해석을 수행하였으며 소성힌지 영역에서의 파괴 메카니즘을 분석하였다. 비선형 정적해석으로 얻어진 하중-변위 곡선을 이용하여 역량스펙트럼 방법에 의한 지진응답해석을 수행되었다. 또한 교량 전체 시스템을 섬유요소를 이용하여 모델링하고 동일한 응답스펙트럼을 가지는 지진파를 입력하여 비선형 시간이력 해석을 수행되었으며 이는 역량스펙트럼 방법과 유사한 결과를 보인다. Fiber element method in earthquake response analysis of bridges is used to represents a realistic flexural deformation according to nonlinear behavior of beam-column section. Nonlinear pseudo-static analysis of two column bent using fiber element is accomplished and failure mechanism of the plastic hinge region is studied. Load-displacement curve obtained by nonlinear pseudo-static analysis can be applicable to earthquake response analysis by capacity spectrum method. The nonlinear time history analysis of a full bridge model using fiber element experienced by the ground motion corresponding to the target response spectrum is accomplished. The result of time history analysis is similar to that of capacity spectrum method.

상온재생공법활용 회수아스팔트 혼합물의 실험적 공용특성

김낙석,조명환,임정순,Kim, Nak-Seok,Jo, Myoung-Hwan,Im, Jung-Soon 한국방재학회 2003 한국방재학회논문집 Vol.3 No.1

본 연구에서는 회수아스팔트 혼합물의 재활용을 위해서 상온재생 아스팔트 혼합물과 재래식 밀입도 13mm 아스팔트 혼합물을 사용하여 아스팔트 혼합물의 실험적 공용특성을 파악하기 위하여 간접인장강도 시험과 피로파괴 시험을 수행하였다. 간접인장강도 시험은 $10^{\circ}C,\;20^{\circ}C$에서 수행되었으며, 피로파괴시험은 500kgf, 400kgf 그리고 300kgf의 반복하중 아래에서 수행되었다. 간접인장강도 시험결과 재생 아스팔트 혼합물은 재래식 아스팔트 혼합물에 대해서 각 온도대별 약 90%의 성능을 보였으며, 피로파괴 시험의 결과에 의하면 재생 밀입도 아스팔트 혼합물은 반복하중 500kgf, 400kgf, 및 300kgf에 대해서 각각 재래식 아스팔트 혼합물의 70%, 55%, 30%의 성능을 보여주었다. The research was performed to evaluate the cracking resistance characteristics of cold-mixed reclaimed asphalt pavement (RAP) using indirect tensile strength test and fatigue tests. Indirect tensile tests were conducted to estimate the indirect tensile strength at variable temperatures($10^{\circ}C\;and\;20^{\circ}C$). Fatigue tests were also carried out using 500kgf, 400kgf, and 300kgf of dynamic loads, and the fatigue life (Nf) for each mixture was measured. Indirect tensile strength of cold-mixed reclaimed asphalt pavement was about 90% of conventional 13mm dense-graded asphalt mixture. Fatigue life of cold-mixed reclaimed asphalt mixture was 70%, 55%, 30% (for 500kgf, 400kgf, 300kgf of load level, respectively) of the conventional one.