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프리텐션 현장 긴장 방식 적용 PSC U형 거더 제작 및 성능 검증
서동우 ( Seo Dong-woo ),박상기 ( Park Sangki ),박기태 ( Park Ki-tae ),장현옥 ( Jang Hyun-ock ),신연우 ( Shin Yeon-woo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.1
국내에서는 I형 거더의 길이를 증대시키기 위해 U형 프리스트레스 거더 개발이 시도되었다. 다만, 포스트텐션법에 의한 자중이 크기 때문에 길이 30m 이하가 일반적이다. 본 연구에서는 단면적 감소로 인한 자중 및 사용재료의 감소를 유도하기 위해 포스트텐션 방식에 제한을 두지 않고 프리텐션 방식을 적용하였다. 또한 저자는 U형 거더의 내부 반력대를 이용한 현장 프리텐션 방법의 적용을 제안하였다. 프리스트레스트 콘크리트 U형 거더교는 콘크리트 슬래브와 합성단면으로 구성된다. PSC I형 거더에 비해 저항성, 강성 등의 구조적 성능이 향상되었다. 또한 제작 및 설치 단계에서 시공 안전성이 향상되고 거더 중량을 감소시켜, 교량의 미관과 경제성을 확보하였다. 이에 따라 고품질의 공장제작 및 현장타설 부재로 효율적인 시공이 가능할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 프리텐션 방식을 도입하여 실대형(L=40m) 성능 검증을 수행하였다.
현장 프리텐션 긴장 방식 적용 PSC U형 분절 거더 제작 기술 및 구조 성능 검증
박상기(Sangki Park),김재환(Jaehwan Kim),서동우(Dong-Woo Seo),박기태(Ki-Tae Park),장현옥(Hyun-Ock Jang) 한국방재안전학회 2023 한국방재안전학회 논문집 Vol.16 No.3
프리스트레스드 콘크리트(Prestressed Concrete, PSC) 거더는 프리텐션과 포스트텐션 긴장 방식으로 구분되고, 단면 형상에서는 I형과 U형으로 구분된다. 각 긴장 방식과 단면 형상에 따른 장단점이 있고, 각각의 방식으로 교량 건설 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 프리텐션 긴장 방식과 U형 단면의 단점을 극복하여 적용한 새로운 거더 형식을 제안하고 구조 성능을 검증하고자 하였다. 프리텐션 긴장 방식의 거더는 반력대가 필요한 관계로 주로 공장에서 제작되며, 이동을 위하여 무게와 경간장이 제한되는 단점이 있다. 또한 U형 단면의 경우 전도 등 시공 시 구조 안정성이 높으나, 자중이 I형에 비해 상대적으로 커서 현장 제작 후 포스트텐션 긴장 방식이 주로 적용되고 있다. 본 연구에서는 현장 프리텐션 긴장 방식을 적용한 PSC 거더 제작 방식 제시하고 40 m급 실대형 실험체를 제작하여 구조 성능을 검증하였다. Prestressed Concrete (PSC) girders are divided into pre- and post-tension types as prestressing method, and I- and U-type as cross-sectional shape. There are both advantages and disadvantages depending on each prestressing method and cross-sectional shape, and each method is applied to bridge construction sites. In this study, a new girder design was attempted to develop that overcomes its shortcomings by using the pretension method and U-type cross sectional shape. Its structural performance was verified in this study. Pretension type girders are mainly manufactured in factories because they require a reaction arm and related facilities, and have the disadvantage of being limited in weight and span length for road transportation. In addition, in the case of the U-type cross-section, structural stability is very reliable during construction against overturning, but its own weight is relatively large comparing to I-type, and the post-tension method is mainly applied after on-site production. In this study, a PSC girder manufacturing method using the field pretension was proposed and a span length of 40 m real-scale test specimen was manufactured and verified its structural performance.
장현옥,민창식 동국대학교 산업기술연구원 1999 산업기술논문집 Vol.14 No.-
막력과 휨 모멘트를 받는 판형과 쉘 요소의 보강철근 설계를 위한 반복적 수치해석 알고리즘을 제시하였다. 평형방정식에 의하여 직교하는 방향으로 윗면과 아래 면에 배치되는 철근력의 설계식을 유도하였다. 국부적으로 재하된 외력과 내부에 발생하는 내력의 평형상태를 고려하여 계산되는 위치의 철근량을 결정하게 된다. 쌍곡 냉각탑에 대한 비선형해석을 수행한 결과 인장강성계수가 10에서 15까지 증가했을 때 계산된 극한하중이 설계극한하중의 약 51%에서 53%까지 초과하였다. 이는 설계방법이 본 연구에서 해석한 쉘의 극한하중에 대해서 소성이론의 하계정리가 적용될 수 있음을 보여주었고, 따라서 본 설계방법의 타당성을 입증하고 있다고 볼 수 있다. 이러한 결론을 일반화하기 위해서는 여러 형태의 철근콘크리트 쉘 구조물에 대해서 설계와 해석이 행해져야 할 것이다. An iterative numerical computational algorithm is presented to design a plate of shell element subjected to membrane and flexural forces. Based on equilibrium consideration, equations for capacities of top and bottom reinforcements in two orthogonal directions have been derived. The amount of reinforcement is determined locally. i.e., for each sampling point from the equilibrium between applied and internal forces. Based on nonlinear analyses performed in a hyperbolic cooling tower, the analytically calculated ultimate load exceeded the design ultimate load from 51% to 53% for an analysis with relatively low to high tension stiffening, case γ=10 and 15. For these cases, the design method gives a lower bound on the ultimate load with respect to lower bound theorem. This shows the adequacy of the current practice at least for this cooling tower shell case studied. To generalize the conclusion more designs - analyses should be performed with different shell configurations.