Abstract
A restraint coefficient for creep and dry shrinkage deformation of concrete in a composite section was derived to calculate the residual stress, and an equation for the loss rate of the pre-compression force was proposed. The derived restraint coefficient was computed by using the transformed section properties for the age-adjusted effective modulus of elasticity. The long-term behavior of complicate composite sections could be analyzed easily with the restraint coefficient. The articles of the current design code was examined for PSC and steel composite sections. The dry shrinkage strains of $150 ~ 200$\times$10^{-6}$ for the computations of the statically indeterminate force and the expansion joint could be under-estimated for less restrained sections such as the reinforced concrete. The dry shrinkage strain of $180$\times$10^{-6}$ for the computation of residual stress in the steel composite section was unreasonably less value. The loss rate of 16.3% of the design code for the PSC composite section in this study was conservative for the long-term deformation of the ACI 205 but could not be used safely for that of the Eurocode 2. For pre-compressed concrete slab in the steel composite section, the loss rate of prestressed force with low strength reinforcement was much larger than that with high strength tendon. The loss rate of concrete pre-compression increased, while that of pre-tension decreased due to the restraint of the steel girder.
콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 장기변형의 일부가 구속되는 합성단면에 대해 콘크리트에 발생되는 잔류응력과 이로 인한 콘크리트 단면에 선압축력의 손실을 계산하기 위해 콘크리트 장기변형의 구속계수가 유도되었으며, 선압축력의 손실률을 계산하기 위한 식을 제안하였다. 제안된 구속계수는 재령수정 유효탄성계수가 적용된 환산단면특성으로부터 계산되며, 복잡한 형태의 합성단면에 대해서도 쉽게 적용될 수 있다. 기존 설계기준에서 콘크리트의 장기변형과 관련된 조항을 검토하기 위해서 도로설계편람의 일반 합성단면에 대해 이 구속계수와 선압축력의 손실 계산식이 적용되었다. 부정정력과 신축이음량의 계산에 적용되는 건조수축변형률 $150 ~ 200$\times$10^{-6}$ 은 장기변형의 구속정도가 적은 경우에 과소 계산될 수 있으며, 잔류응력의 계산에 는 적용되는 $180$\times$10^{-6}$ 은 비정상적으로 작은 값이다. 이 논문에서 적용된 PSC 합성단면에 대한 도로교 설계기준의 손실률 16.3%는 ACI 209에 대해서는 안전측으로 계산되었으나 Eurocode 2에 대해서는 안전을 보장할 수 없었다. 강합성 단면의 콘크리트 바닥판에 일반 보강철근의 긴장에 의해 선압축력이 도입되면 철근비의 증가로 긴장에 의한 경우보다 상당히 큰 손실이 발생되었으며, 강재거더의 구속에 의해 긴장된 보강재 선인장력의 손실은 감소한 반면에, 콘크리트 선압축력의 손실은 증가하였다.
