대한토목학회논문집 (KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research)

  • 제26권2A호
  • /
  • Pages.247-260
  • /
  • 2006
  • /
  • 1015-6348(pISSN)
  • /
  • 2799-9629(eISSN)
대한토목학회 (Korean Society of Civil Engeneers)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

외부 비부착 강선을 갖는 PSC보의 해석프로그램 개발

Development of Analysis Program for PSC Beams with Unbonded External Tendons

  • 곽효경 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ;
  • 손제국 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ;
  • 김선용 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ;
  • 박영환 (한국건설기술연구원 구조연구부)
  • 투고 : 2004.08.02
  • 심사 : 2005.12.05
  • 발행 : 2006.03.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

이 논문에서는 외부 비부착 강선으로 보강되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물 거동에 대한 해석모델을 개발하였다. 외부 비부착 강선은 직선 형태를 유지하며 정착부와 편향부 사이에 연결되기 때문에, 콘크리트 구조물의 변형과 무관한 직선거동 가지며 콘크리트 부재의 도심과 외부 강선 사이의 편심의 변화에 의한 2차 효과가 발생하게 된다. 그리고 편향부에서의 마찰력 (friction force)과 미끄러지는 힘 (driving force)사이의 힘의 평형관계를 토대로 마찰슬립 현상이 고려되었다. 또한 실험결과와 수치해석결과의 비교를 통해, 제안된 수치해석 모델이 높은 정확성을 가지고 외부 비부착 강선으로 보강된 PSC 구조물의 거동을 효과적으로 모사할 수 있음을 검증하였다.

In this paper, an analytical method which can describe the structural behavior of prestressed concrete (PSC) bridges reinforced with the unbonded external tendon is developed. Since the unbonded external tendon is directly installed to the deviators while maintaining a straight configuration, it has a different deformation field from that of concrete and accompanies the secondary effect caused by the change of the primary eccentricity between concrete and external tendon. In advance, the friction slip at the deviators is also taken into consideration on the basis of the force equilibrium between the friction force and the driving force. Through correlation studies between experimental data and analytical results, it is verified that the proposed numerical model can effectively predict the structural behavior of PSC beam bridges with comparative precision.

키워드

참고문헌

  1. 곽효경, 손제국(2001) FCM공법으로 시공되는 교량의 설계모멘트 결정, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제21권 제4-A호, pp. 435-444
  2. 곽효경, 손제국(2002) FCM공법으로 시공되는 교량의 켄틸레버 텐던의 모멘트, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제22권 제 3-A호, pp. 641-652
  3. 김민경, 이차돈(1999) 부착파 비부착된 프리스트레스트 콘크리트 보의 휩 모델 한국콘크리트학회 가을 학술발표회 논문집, 제 11 권 2호, pp. 467-470
  4. 김태훈, 이상국, 신현목(2002) 텐던요소를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 비선형 해석, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제22권 제I-A호, pp. 151-158
  5. 박용결, 박영훈, 이승용(2000) 외부 후 긴장공법을 이용한 강합 성보의 보강에 관한 연구, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제 12권 제5호, pp. 549-558
  6. 오병환, 유성원(1999) 외부 비부착강선을 가진 PSC 교량의 휨거동 해석기법 및 해석 프로그램 개발, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제19권 제1-5호, pp. 761-771
  7. 오병환, 유성원, 조윤구, 서정인(2003) '강선 형상과 편향부 수에 따른 외부 강선을 가진 PSC보의 휨거동 실험', 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제23권 제4-A호, pp. 795-804
  8. 최창근(2002) 유한요소법, 테크노 프레스
  9. 한국건설기술연구원(1996) 교량 현황 조서, 건설교통부
  10. 한국건설기술연구원(2003) 노후 교량의 성능향상 기술 개발, 건설 교통부
  11. 한만엽, 유형석 그리고 박선규(1999) '외부강선과 유리섬유 보강 공법을 병용한 PSC 거더의 보강공법 개발 연구', 대한토목 학회논문집, 대한토목학회, 제 19권, pp. 387-395
  12. AASHTO (2004) AASHTO LRFD Bridge Design Specification, 3rd Edition, American Association of State Highway and Transportation Officials
  13. ACI Committee 209 (1997) Prediction of Creep, Shrinkage and Temperature Effects in Concrete Structures (ACI 209R-92), American Concrete Institute
  14. ACI Committee 318 (2002) Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02) and Commentary (ACI 318R-02), American Concrete Institute
  15. Alkhairi, F.M. and Naaman, A.E. (1993) Analysis of beams prestressed with unbonded internal or external tendons, Journal of Structural Engineering, Vol. 119, No.9, pp. 2680-2700 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1993)119:9(2680)
  16. Allouche, E.N., Campbell, T.I., Green, M.F., and soudki, K.A. (1999) Tendon stress in continuous unbonded prestressed concrete members, PCI Journal, Vol. 33, No.1, pp. 60-71
  17. Aparicio, A.C., Ramos, G., and Casas, J.R. (2002) 'Testing of externally prestressed concrete beams', Engineering Structures, Vol. 23, pp. 73-84
  18. Ariyawardena, N. and Ghali, A. (2002) 'Prestressing with un bonded internal of external tendons: analysis and computer model', Journal of Structural Engineering, Vol. 128, No. 12, pp. 1493-1501 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:12(1493)
  19. ASCE (1982) State-of Art Report on Finite Element Analysis of Reinforced Concrete, New York, USA
  20. Cairns, J. and Rafeeqi, S.F.A. (2002) Analysis of reinforced concrete beams strengthened by external unbonded bars, Magazine of Concrete Research, Vol. 54, No.2, pp. 141-153 https://doi.org/10.1680/macr.54.2.141.40897
  21. Harajli, M., Khairallah, N., and Nassif, H. (1999) externally prestressed members: evaluation of second-order effects, Journal of Structural Engineering, Vol. 125, No. 10, pp. 1151-1161 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1999)125:10(1151)
  22. Kang, Y.J. (1989) SPCFRAME-Computer Program for Nonlinear Segmental Analysis of Planar Prestressed Concrete Frames, Report No. UCB/SEMM 89107, UNIV. of California, Berkeley
  23. Ketchum, M.A. (1986) Redistribution of Stresses in Segmentally Erected Prestressed Concrete Bridges, UCB-SESM Report No. 86-07, UNIV. of California, Berkeley
  24. Kwak, H.G. and Kim, D.Y. (2001) Nonlinear analysis of RC shear walls considering tension-effect, Vol. 79, No.5, pp. 499-517
  25. Kwak, H.G. and Kim, S.P. (2001) Nonlinear analysis of RC beam subject to cyclic loading, journal of structural engineering, Vol. 127, No. 12, pp. 1436-1444 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2001)127:12(1436)
  26. Kwak, H.G. and Seo, Y.J. (1999) Long-term behavior of composite girder bridges, Computers and Structures 74, pp. 583-599 https://doi.org/10.1016/S0045-7949(99)00064-4
  27. Kwak, H.G. and Seo, Y.J. (2002) Numerical analysis of time-de pendent behavior of pre-cast pre-stressed concrete girder bridges, Construction and Building Materials, Vol. 16, pp. 49-63 https://doi.org/10.1016/S0950-0618(01)00027-7
  28. Magura, D.D., Sozen, M.A., and Siess, C.P. (1964) A study of stress relaxation in prestressing reinforcement, Journal of PCI, Vol. 9, No.2. pp. 13-57 https://doi.org/10.15554/pcij.04011964.13.57
  29. Rao, P.S. (1996) Behavior of external PS concrete beams with multiple deviators, ACI Structural Journal, Vol. 93, No.4, 1996
  30. Tan, K.H. and Ng, C.K. (1997) Effects of deviators and tendon configuration on behavior of externally prestressed beams, ACI Structural Journal, Vol. 94, No. 1, pp. 13-22
  31. Tavakkolizadeh, M. and Saadatmanesh, H. (2003), Strengthening of steel-concrete composite girders using carbon fiber reinforced polymers sheets, Journal of Structural Engineering, Vol. 129, No.1, pp. 30-40 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:1(30)
  32. Virlogeux, M.P. (1988) Nonlinear analysis of external prestressed structures, FIP, pp. 318-340
  33. Virlogeux, M.P. (1991) External Prestressing, ACI SP-120
  34. Wu, X.H. and Lu, X. (2003) Tendon model for nonlinear analysis of externally prestressed concrete structures, Journal of Structural Engineering, Vol. 129, No.1, pp. 96-104 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:1(96)
  35. Wu, X.H., Otani, S., and Shiohara, H. (2001) Tendon model for nonlinear analysis of prestressed concrete structures, Journal of Structural Engineering, Vol. 127, No.4, pp. 398-405 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2001)127:4(398)