• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.97-102
• /
• 2018

기존 PSC I형 거더는 콘크리트의 자중, 정착구 및 긴장방식 등의 영향으로 장경간화의 적용성이 불리하였다. 이를 극복하기 위하여 PSC 거더의 복부에 중공을 도입하고 다단계 긴장을 도입함으로써 50~70m 경간에 적용 가능한 중공 웨브 PSC I형 거더를 개발하고 실교량으로 시공하였다. 본 연구는 중공 웨브 PSC I형 거더교 현장에서 정적재하시험을 통하여 계측을 한 결과와 대상 구조물의 유한요소해석 결과를 바탕으로 비교, 분석하여 중공 웨브 장경간 PSC 거더교의 공용내하력과 안전성을 평가하였다. 본 교량의 정적재하시험과 수치해석 결과가 유사하게 나타났으며 중공 웨브 PSC I형 거더의 거동을 잘 모사하는 것으로 나타났다. 교량의 모든 거더는 설계 활하중 하에서 충분한 내하력을 확보하는 것으로 평가되었고 안전성을 확보하여 시공 결과의 적절성을 확인하였다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.179-188
• /
• 1998

캔틸레버 공법으로 시공되는 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 구조적 거동은 단계적 시공에 따른 구조물의 순차적 변화 및 콘크리트의 재료적 특성에 의해 시간 의존적 거동을 나타낸다. 콘크리트의 시간의존적 특성, 즉 콘크리트의 크리프 및 건조수축 특성은 현장타설 세그멘탈 캔딜레버공법으로 가설되는 콘크리트 교량의 설계 및 시공에서 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 콘크리트의 크리프 및 건조수축 특성이 교량의 시간의존적 거동, 특히 처짐 및 텐던응력예측에 미치는 영향을 연구하였다. 교량해석은 본 연구진에 의해 개발된 프리스트레스트 콘크리트 교량해석기법 및 프로그램을 이용하여 크리프의 ACI 모델, CEB-FIB모델, 그리고 국내 도로교 시방서 모델을 고려하여 해석하였다. 해석결과 최종크리프 값의 크기에 따라 장기처짐의 발생량이 차이가 큰 것으로 나타나고 있으며, 최종건조수축량과 상대습도도 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 ACI 모델과 CEB-FIB모델간에도 차이가 큰 것으로 나타나 실제교량의 크리프 특성 및 건조수축 특성의 정확한 예측이 교량의 정밀시공 및 거동예측에 매우 중요한 것으로 나타나고 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.182-182
• /
• 2011

현재 국내에서 PSC 거더의 제작은 주로 포스트텐션방식을 사용하고 있다. 포스트텐션방식은 콘크리트 양생 후 긴장력을 도입하여 제작회전율이 높은 특성을 가지나 쉬스, 그라우팅, 정착장치 등이 요구되어 조립과정이 복잡하고 제작단가가 높다. 교량에 적용되는 PSC 거더를 포스트텐션방식 대신에 프리텐션방식으로 제작한다면 제작단가를 대폭 감소시킬 수 있을 것이나, 교량용 PSC 거더의 길이가 일반적으로 30~50m이므로 공장에서 제작하여 현장으로 운반하는 것은 운반비용의 상승 및 운반 가능한 크기의 제한을 받게 된다. 운반의 문제를 해결하기 위해서는 현장에서 PSC 거더를 제작하여야 하는데 현장에 긴장대를 고정식으로 설치하는 것은 제작단가의 상승으로 이어져 경제성을 잃게 된다. 따라서 현장에서 사용할 수 있도록 이동식 긴장대를 제작한다면 경제성을 갖춘 프리텐션방식의 PSC 거더 생산이 가능할 것이다. 50m급 이동식 긴장대에는 약 10MN에 이르는 매우 큰 긴장력이 가해져 이동식 긴장대가 콘크리트 양생전까지 이 긴장력을 저항하여야 한다. 본 논문에서는 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대를 모델링하여 약 10MN에 이르는 긴장력이 가해질 때에 이동식 긴장대의 각 구성요소의 거동특성 및 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성 확보 여부를 해석적으로 파악하고자 한다. 이동식 긴장대는 구성요소인 정착블럭(긴장BOX)과 중간연결블럭으로 나누어 모델링하였다. 정착블럭(긴장BOX)은 다수의 강판을 4절점 쉘요소(S4R)를 사용하여 직육면체의 BOX 형상에 내부를 보강한 단면으로 구성하였고, 중간연결블럭은 H형강 2개를 일체화한 긴장대 거더와 콘크리트 바닥판 블록이 볼트로 합성된 구조이며, H형강은 4절점 쉘요소(S4R), 바닥판블럭은 8절점솔리드요소(C3D8R)를 사용하였다. 긴장대거더와 바닥판블럭은 합성거동을 하도록 weld option을 사용하여 부분적으로 결합하였다. 정적해석결과 이동식 긴장대에 발생하는 응력은 도로교 설계기준에 SS400 강재의 허용응력 140MPa 보다 작으며 선형탄성좌굴 해석결과 가력하중의 2.22배 약 21MN의 하중이 가력되어야 전체좌굴이 발생하게 될 것으로 추정된다. 해석결과를 보아 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대는 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제18권6호
• /
• pp.793-804
• /
• 2006

구조적 경제적 효율성을 갖춘 다양한 형태의 철도교량이 중소경간 적용을 위해 개발되고 있다. PSC 거더의 긴장방법 차이에 따른 단면효율화, 허용응력이 서로 다른 강재와 콘크리트를 효율적으로 합성시킨 형태의 교량 들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 다루는 프리스트레스트 강합성 거더도 그 중 한 예이다. 프리스트레스트 강합성 거더 교량은 구조적 개념에 따라 형고 및 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 상대적으로 동적거동이 불리 할 수 있으며, 특히 철도교량의 경우 일정간격으로 반복되는 열차하중에 대한 공진 검토가 필수적이며, 동적응답의 검토 시 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 실물 모형을 제작하여 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머와 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하였으며, 구조물 손상 후 동특성 변화 고찰을 위한 모달테스트도 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적거동을 분석하였다. 동적처짐, 충격계수, 상판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.417-424
• /
• 2010

변단면을 갖는 FCM(Free Cantilever Method) 교량의 초기 설계단계에서 설계변경에 따른 반복적 작업에 대한 효율성 향상을 위하여 박스거더의 종방향 형상을 자동조정할 수 있도록 하는 파라메트릭 모델링 방법을 연구하였다. FCM 교량의 종방향 형상을 표현하기 위한 매개변수를 정의하였으며, 기존 FCM 교량의 설계 시 적용된 매개변수의 통계치 적용을 통해 매개변수들 간의 내재적, 외재적 구속조건 및 함수관계를 정의하였다. 정의한 구속조건 및 관계를 적용한 파라메트릭 모델링 구현을 통해 그 적용 가능성을 검증하였으며, 기존 설계된 교량을 대상으로 파라메트릭 모델링을 수행한 결과로 생성된 3차원 교량 모델의 콘크리트 물량과 대상교량의 설계문서 상의 물량 비교를 통해 모델의 정확성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제13권1호
• /
• pp.13-24
• /
• 2000

교량 바닥판 설계에 대한 현 시방규정은 바닥판 슬래브가 처짐이 구속된 거더에 연속 지지되어 있다고 가정하므로, 바닥판 지간 중앙의 정모멘트와 거더 상단에 발생하는 부모멘트의 크기가 같은 것으로 간주하고 있다. 그러나 바닥판에 발생하는 휨모멘트는 거더의 처짐에 의해서 많은 영향을 받고 있으며, 거더의 처짐을 고려치 않는 현 시방규정에 의해 설계된 바닥판은 상부철근의 부식으로 인한 내구성 저하와 유지보수 비용 증가 등의 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 매크로 요소를 이용해 거더의 처짐 효과를 고려할 수 있는 해석법을 개발하였고, 이를 유한요소법을 통해 검증하였다. 또한, 이 해석법을 바탕으로 바닥판의 횡방향 휨모멘트에 영향을 미치는 여러 변수에 대한 분석을 수행하였다. 해석 결과, 바닥판의 지점부 모멘트는 거더의 간격뿐만 아니라 거더와 바닥판의 휨강성비 교량의 길이, 하중의 재하위치, 거더의 비틀림 강성, 가로보의 휨강성과 배치 간격 등에 많은 영향을 받고 있는 것을 알 수 있으며, 영향선을 이용해 최대하중 위치를 결정하여 몇 개의 예제교량을 대상으로 지점부의 설계모멘트를 계산해 본 결과, 현 시방규정이 다소 보수적인 값을 나타내고 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권5A호
• /
• pp.887-899
• /
• 2006

본 연구의 목적은 교량 거더 단면의 공기역학적 특성을 나타내는 기본 자료인 공기력계수와 플러터계수가 동적응답과 어떠한 상관관계를 가지는지를 규명하는데 있다. 이를 위해 세 단계의 단면모형실험이 수행되었다. 첫 번째 단계에서는 총 7개의 거더 단면 즉, 6개의 플레이트거더 단면과 1개의 박스거더 단면이 고려되었으며 거더 단면의 기하학적 형상, 영각, 바람의 방향 그리고 기류조건이 공기력계수인 항력계수, 양력계수 그리고 모멘트계수에 미치는 영향을 정적 단면모형실험을 통해 살펴보았다. 두 번째 단계에서는 동적실험을 통해 각 단면의 공기력계수와 동적응답의 상관성을 검증하였다. 마지막으로 2자유도하의 동적 단면모형실험을 통해 세 개의 거더 단면의 플러터계수를 산출하고 이를 동적실험결과와 비교하였다. 주어진 단면형상에 대한 비정상 공기력에 의해 변화되는 시스템의 감쇠와 강성을 가장 잘 반영하는 플러터계수는 초기변위-자유진동시스템을 이용하여 추출하였다. 이를 위해 등류조건에서 풍속별로 교량단면의 수직 및 비틀림 초기변위의 시간에 따른 진폭의 감쇠를 측정하였다. 본 연구에서 제시한 교량단면의 공기력계수와 플러터계수는 공탄석해석 및 버펫팅해석을 위한 기본 자료로 유용하게 쓰일 것으로 보인다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제14권5호통권60호
• /
• pp.593-602
• /
• 2002

콘크리트와 강판, PS강재의 구조적 장점을 극대화하여 낮은 형고로 경간을 장대화할 수 있는 새로운 교량 상부구조형식으로서 강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더(Steel-Confined Prestressed Concrete Girder; SCP Girder)를 개발하였다. 개발된 SCP 합성거더의 효과적인 설계 및 제작을 위하여 설계프로그램을 개발하고 제작절차를 확립하였다. 이를 바탕으로 설계된 SCP 합성거더를 실물크기로 제작하여 시공성을 확인하였으며, 재하실험을 통해 설계의 타당성과 구조적 안전성 및 실적용 가능성에 대하여 검증하였다.

• 대한교통학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.7-18
• /
• 2006

본 연구는 단경간 강박스거더교를 대상으로 교량의 형태적 특성인 교량형상계수를 변화시켜가며 3D Simulation을 평가매체로 하여 경관선호도를 조사, 분석하고 경관선호도를 결정하는 시각적 선호인자와 물리적 선호인자를 분석하여 경관선호도를 향상시킬 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 그 결과 경관선호도가 가장 높은 것으로는 거더가 얇고 곡률이 많이 적용되며 교대를 내측으로 기울인 내측형 경사벽으로 구성된 경관으로 나타났고, 경관선호도가 가장 낮은 것으로는 거더가 가장 두껍고 곡률이 적용되지 않았으며 교대를 내측으로 기울인 내측형 경사벽으로 구성된 경관으로 나타났다. 경관선호도에 차이를 나타내는 시각적 선호인자는 높이에 관한 개방성에서 가장 큰 차이를 보이고 있으며, 독특함에 관한 심미성에서 가장 작은 차이를 보이고 있는 것으로 분석되었다. 단경간 강박스거더교의 경관선호도에 영향을 미치는 인자를 추출한 결과 시각적 선호인자로는 심미성과 개방성이 추출되었으며, 물리적 선호인자인 교량형상계수로는 거더의 높이비, 거더의 곡률, 교대의 각도 모두가 경관선호도에 영향을 미치는 인자로 간주될 수 있었다. 연구의 결과, 경관을 고려한 단경간 강박스거더교를 설계할 때는 거더의 높이를 구조적으로 안전한 수준범위내에서 가장 얇게 적용하고, 거더에 곡률을 안전한 수준범위내에서 최대 값을 적용하며. 교대의 각도는 수직형 면벽보다 외측형 경사벽을 적용하는 것이 경관선호도를 향상시키는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권4호
• /
• pp.453-463
• /
• 2012

강합성 라멘교는 교대 일체식 교량과 같이 유지보수의 주된 원인이 되는 신축이음 및 받침이 생략되어 유지관리 및 구조적인 장점을 얻을 수 있는 교량 형식이다. 통상적인 강합성 라멘교는 강재로 제작된 거더의 일부를 교대에 매립하는 형태로 거더와 교대가 일체화된다. 거더를 교대에 매립하는 형태의 거더-교대 접합부는 시공상세가 복잡하고 접합부의 상세에 따라 공사비가 증가하는 원인이 될 수 있다. 최근, 기존 강합성 라멘교의 거더-교대 접합부의 시공상세를 간략화하여 시공효율 향상시킨 PIC 거더교가 제안되었다. PIC 거더교는, 거더를 교대에 매립하는 상세 대신, PS 강봉을 이용하여 거더와 교대를 일체화하는 접합부 상세를 가지고 있다. 이 연구에서는 PIC 거더교의 거더-교대 접합부에 대한 거동을 검토하기 위하여 실물모형실험체를 이용한 정적재하실험을 수행하였다. 실험 결과, PS 강봉에 의해 체결되는 거더-교대 접합부는 충분한 내력을 확보하고 있는 것으로 확인되었다. 다만, 균열에 대한 사용성을 확보하기 위해서는 교대 상부에 발생하는 균열을 제어하기 위한 철근 배근이 필요할 것으로 판단된다.