• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.542-552
• /
• 2018

본 연구에서는 현장타설 콘크리트를 사용하는 친환경 에코필라 사방댐의 시공성과 경제성을 향상시키기 위해 프리캐스트공법을 제안하고 성능검증을 수행하였다. 강재를 이용한 사방댐 형식은 공사비가 높고 부식으로 인한 환경문제도 발생하고 있어, 최근에는 콘크리트를 이용한 친환경 사방댐의 설치가 늘고 있다. 그러나 국내에서 사방댐 설계기준으로 명확하게 제시된 자료가 없어 경험적으로 설계되고 있을 뿐 아니라 에코필라 사방댐에 대한 기준은 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서 에코필라 사방댐의 설계외력 산정방법에 대해 제안하고 중공트랙형 단면을 적용하여 설계를 수행하였다. 또한, 구조적으로 비교적 간단한 캔틸레버 기둥으로 최대 휨모멘트가 작용하며 프리캐스트 공법의 핵심기술이라 할 수 있는 연결부 공법을 3가지로 제안하고 실물모형 실험을 통해 성능검증을 수행하였다. 실험결과, 루프철근 이음을 적용한 실험체가 가장 큰 강성을 보였고 앵커철근으로 연결된 실험체가 작은 값을 보였으나, 제시된 3가지 형태의 연결공법은 모두 극한하중에 따른 최대 휨모멘트를 충분히 넘어서는 성능을 나타내었다. 실물 실험체의 제작과정에서 각 공법에 대한 시공성에 대해 검토한 결과 앵커식 연결방법이 가장 우수한 것으로 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권3A호
• /
• pp.235-249
• /
• 2011

I형 PSC 거더에 새로운 설계 개념을 도입하여 낮은 형고의 장경간 거더를 설계하고, 실험을 통해서 적용성을 점검하였다. 본 연구에서 제안하는 거더는 복부에 개구부를 도입한 분절형 중공 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 거더(HWPC거더, Holed Web Prestressed Concrete girders)이다. 이 거더의 설계에는 세 가지 설계 개념이 종합적으로 적용되었다. 먼저 장경간의 거더를 공장에서 프리캐스트로 타설하여 양생을 마친 후에 현장으로 운반하는 방법을 채택하여 현장에서 거더를 제작하는 경우보다 콘크리트의 품질 관리가 용이하게 하여 고강도 및 고성능 콘크리트를 적용하는 것이 가능하게 하였다. 또한 거더를 분절화하여 제작하여 국내의 도로 여건에서도 장경간 거더를 공장에서 현장으로 이동시킬 수 있게 하였다. 이로써 현장에서의 작업 기간도 단축시킬 수 있다. 두 번째로 거더의 복부에 원형의 개구부를 도입하여, 단부 정착장치의 반을 이 개구부 내에 이동하여 분산 배치하여, 분절 거더의 조립에 사용하였다. 개구부에 정착부를 분산 배치하면 단부에 설치되는 정착장치가 줄어들게 되므로 단부에 작용하는 응력이 줄어들게 된다. 아울러 자연스레 단부에 도입되는 휨모멘트는 줄어들고, 중앙부에 큰 휨모멘트가 도입되므로 외력으로 인한 휨모멘트 분포에 더 가까운 형상의 부모멘트를 거더에 도입할 수 있다. 거더에 개구부를 도입하면 거더 자중도 줄어든다. 그리고, 세째로 단부에 설치되는 정착구의 수가 줄기 때문에 단부에서는 다이아프램을 제거하고도 정착이 가능하다. 이렇게 거더의 전 단면에 걸쳐서 같은 폭의 복부폭을 사용하면 거더 제작을 자동화 하는데도 도움이 될 것이다. HWPC거더의 설계 기법을 검증하고, 다단계 긴장의 효과 및 실제교량에 적용할 때 발생할 수 있는 문제점을 고찰하기 위하여 실물 실험을 수행하였다. 길이 50 m, 높이 2 m인 거더 실험체를 분절형과 일체형으로 각각 1개씩 제작하여 휨실험을 수행하고, 결과를 비교하여 분석하였다. 분절형 거더와 일체형 거더는 처짐 및 균열생성 형상에서 근본적으로 유사하였다. 휨 강도, 처짐, 활하중 처짐제한 규정 등이 특정 설계기준을 만족하도록 설계하는 것이 가능하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권6호
• /
• pp.1707-1721
• /
• 2014

반단면 프리캐스트 바닥판 공법은 완전 프리캐스트 바닥판 공법과 현장타설 공법의 장점을 절충, 보완한 효과적인 공법으로 공기단축, 시공성 향상을 목적으로 개발된 바닥판이다. 이 논문에서는 프리텐션에 의한 반두께 바닥판의 상세를 제안하였으며, 이에 대한 검증을 위해 실험적 연구와 분석을 수행하였다. 프리텐션이 도입된 반두께 바닥판 실험체와 2경간을 갖는 반두께 바닥판 실험부재 총 5기를 제작하였다. 실험변수로는 프리스트레스 도입크기, 이음부에서의 보강철근유무로써 이에 대한 강도와 변형률, 균열폭을 분석하였다. 단경간 바닥판 실험에서 실험결과는 계산강도에 비해 1.55배 이상 높은 값을 보였고 텐던의 수를 2배 증가 시켜도 휨강도 증가는 10% 수준이고 균열폭 제어에 미치는 영향은 무시할 수준이었다. 2경간 연속 실험부재의 경우는 부재의 정모멘트 및 부모멘트부에서의 강도는 부재의 인장철근과 텐던의 변형률로 항복시점을 파악할 때, 보강철근이 있는 경우 텐던과 인장철근은 보강하지 않은 부재보다 각각 1.2배 1.38배 높은 수준에서 항복하였다. 이번 연구에 의해 검증된 프리텐션 반두께 바닥판은 급속 교체 혹은 급속 시공 현장에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.

• 토지주택연구
• /
• 제2권1호
• /
• pp.61-68
• /
• 2011

본 연구는 벽식구조 아파트의 슬래브와 벽체를 철근격자망으로 배근할 경우 접합부의 구조성능을 검증하기 위해 수행되었다. 이를 위해 벽체와 연결된 불연속단의 캔틸레버형 슬래브 시험체를 사용하여 철근격자망 상부근의 정착길이와, 철근격자망의 정착부에 일반 구부림 철근을 사용하여 정착한 경우의 정착방법 및 길이를 변수로 실험을 수행하였다. 결과는 다음과 같다. (1) 슬래브-벽체 외부접합부의 철근망 시공에서 슬래브 철근망은 벽체의 철근 선까지 배근하고 이음길이를 확보한 별도의 철근을 $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착하는 경우, 정착길이와 단면적이 확보되면 강도 발현에 문제가 없는 것으로 나타났다. (2) 슬래브 철근망을 접합부에서 이음할 때 철근망의 철근을 벽체 속으로 매입하면 강도는 더욱 증가한다. 그러나 최고강도에 도달한 이후의 연성은 이음이 없는 것과 동일한 것으로 나타났다. (3) 슬래브-벽체 외부접합부에서 단부 모멘트에 대한 슬래브 하부 압축콘크리트의 파괴시 변형률은 일반 콘크리트 보와 비교할 때 훨씬 큰 것으로 나타났다. 이는 슬래브-벽체 접합부가 $90^{\circ}$를 이루고 있어 이에 따른 구속효과가 있기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권1호
• /
• pp.57-64
• /
• 2022

본 논문에서는 전이보 시스템이 지닌 층고 및 공사물량 증가의 단점을 보완할 수 있는 경계보-벽체 시스템의 압축성능을 평가하였다. 1/2 축소실험체에 대한 압축실험을 수행하고 그 결과를 3차원 비선형 유한요소해석 결과와 비교 및 분석하였다. 실험체 변수로 상하부벽체의 수평길이 상대비, 하부벽체의 두께, 하부벽체 전단보강근의 상세를 고려하였다. 실험의 최대하중은 하부벽체의 공칭축강도와 유사하게 나타났으며, 이로부터 상부벽체로부터의 수직 하중이 하부벽체로 원활하게 전달되며, 편심으로 인한 모멘트 중 상당량을 경계보가 가져감을 알 수 있다. 상하부벽체 수평길이의 상대비가 40%일 경우 50%일 때보다 단면의 기여도가 증가하였으며, 하부벽체에 면외방향 편심이 존재할 경우 단면의 기여도가 감소하였다. 하부벽체의 전단보강근 간격을 줄이고 크로스 타이를 배근할 경우 초기강성 및 최대하중이 증가하며 국부적인 응력집중이 감소하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.55-68
• /
• 2014

본 논문에서는 콘크리트충전 각형강관에 구조용 피복콘크리트를 적용한 합성기둥 접합부의 내진 성능을 평가하였다. 이를 위하여 두 개의 강재 보와 두 개의 프리캐스트 콘크리트 보에 대한 접합부 실험체를 제작하고 반복주기하중실험을 실시하였다. 2/3 축소모델인 기둥 단면은 670mm이고 보춤은 강재보의 경우 488mm, 588mm, PC보의 경우 700mm이다. 강재 보는 보의 춤을 실험 변수로 하였으며 PC보는 보의 휨철근비를 실험 변수로 하였다. 프리캐스트 콘크리트 보의 상부 휨철근비는 1.1%, 1.5%이다. 플랜지는 연속강판을 사용하여 강관과 연결하였으며 휨철근의 정착 및 이음을 위해서는 커플러를 적용한 특수 상세가 사용되었다. 실험결과, 하나의 강재보 실험체를 제외한 모든 실험체는 특수모멘트골조 기준인 4% 이상의 회전각을 발휘하였다. 특히 PC보 실험체는 강도와 변형능력, 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.48-54
• /
• 2015

본 연구에서는 수평변위와 횡력의 저감을 위해서 빌딩외부의 빌딩간 변형차이와 단면2차 모멘트의 최대화를 이용하여 다수의 빌딩으로 구성된 빌딩시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 제안하였다. 제안된 복합빌딩 시스템의 안전설계를 위한 방안으로 케이블 파단시의 연속붕괴방지를 위한 연결부 정착판의 추가배치와 대공간구조 자체의 질량과 강성 및 공간을 활용한 동조질량감쇠장치의 설계에 대하여 제안하였다. 도심지 인구집중과 지가상승의 필연적 결과에 대한 해결방안으로 제안된 초고밀도 복합빌딩 시스템의 설계 최적화를 위하여, 3차원 빌딩구조시스템의 2축 대칭조건과 경계조건을 이용하여 2차원 모델을 구성하고 1차부정정구조를 이루는 2차원 모델의 중요설계변수를 검토하였다. 제안된 복합빌딩구조 시스템은 인구밀도와 지가가 상승하는 도심내 최대밀도구역에서 토지이용의 효율성을 극대화시키고, 새로운 빌딩 또는 기존빌딩구조의 안전성을 증대할 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.109-115
• /
• 2016

최근 구조물의 대형화에 따른 큰 지지력의 말뚝에 대한 수요가 증가하는 추세이다. 이에 따라 기성 PHC말뚝의 경우에도 700~1,200 mm 범위의 대구경 말뚝에 대한 활용이 증가하고 있고 최근 국내 현장에 적용되고 있다. 이 연구에서는 대구경 PHC말뚝의 휨성능을 향상시키기 위해 철근과 콘크리트로 보강하여 합성 PHC말뚝을 제작하였다. 휨강도 평가는 4등분점 제하실험을 통해 변위제어 방법으로 수행되었다. 휨실험을 통해 LICPT 실험체 횡방향 철근의 변형률 분포를 분석한 결과 횡방향 철근의 배근은 전단균열의 진전과 균열폭 제어에 효과적인 것으로 나타났고, 복부전단균열 발생을 억제할 수 있었다. LICPT 실험체는 LICP 실험체 보다 휨강도가 약 1.08배, 중앙부 변위가 약 1.19배 증가하였고, 횡방향 철근의 배근은 말뚝의 연성적인 휨거동 확보에 유리한 것으로 나타났다. 말뚝 제작시 사용되는 각각의 재료가 휨강도에 기여하는 수준을 층상화 단면 해석으로 계산된 축강도-휨모멘트 상관도를 통해 평가하였다. 기성 PHC말뚝과 LICP 실험체의 실제 휨강도를 1.13배, 1.16배의 안전율로 예측할 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.993-999
• /
• 2008

인구밀집지역인 도심부나 주거지역 인근에서 이루어지는 철도교량 신축에 있어서 급속시공은 매우 의미가 있다. 이러한 신속한 시공과 더불어 교량 거더의 형고의 유동적 조절도 중요하다. 기존 I형 거더는 단면에서 수직방향으로 중립축으로부터 떨어진 모멘트 팔 길이와 긴장력을 이용한 평형을 근간으로 하는 까닭에 형고 조절에 있어 다소 어려움이 있었다. 이에 기존 단일 박스거더의 축소형인 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 보는 긴장력 조절과 콘크리트 압축강도에 따라 경간길이 및 형고 변화가 상대적으로 I형보에 비해 용이하다. 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 거더의 철도교 적용성을 확인하기 위해 지간 30m, 형고 1.7m, 폭 3.63m의 실물크기 거더를 제작하였고 하중재하/변위재하를 이용하여 총 6,200kN의 하중을 유사정적으로 가력하였다. 실험은 4점재하시험으로 하중-변위곡선, 하중-변형율을 이용하여 휨성능을 기본적으로 확인하였고 1차 하중제거와 재재하를 통해 긴장재의 역할을 확인 하였다. 유사정적거동을 본질적으로 확인하기 위해 쉘요소를 이용한 3차원 재료비선형해석을 통하여 실험결과와 평행하게 비교하였다. 콘크리트의 비선형성은 손상-소성모델(Lee & Fenves,1998)을 이용하여 콘크리트 인장/압축 소성연화거동, 인장강화거동을 묘사하였다. 실제 균열패턴과 해석 손상패턴을 비교검토 하였고 하중-변위, 단면에 따른 하중-변형율 관계를 실제 실험결과와 비교검토 하였다. 비선형 해석에 사용된 재료물성치와 해석모델의 보유 탄성에너지 조율은 실제 거더에 가진실험을 통해 획득한 고유주파수를 통하여 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.343-351
• /
• 2010

도로교설계기준(건설교통부, 2005)에 따르면 바닥판 경간비(B/L)가 0.5이하인 박스거더교에서는 상부플랜지의 전폭이 휨 압축응력 또는 축압축응력에 대하여 유효한 것으로 볼 수 있다. 그러나 세그먼트 자중 등에 의한 휨모멘트와 케이블 수직압축력에 의한 합성응력이 발생되고 바닥판 경간비가 변하는 사장교의 시공단계에서는 전단지연의 영향범위가 다를 수 있다. 이 연구에서는 1면 케이블 콘크리트 박스 사장교를 대상으로 시공단계시 보강형에 고려되어야 할 합성응력에 의한 유효플랜 지폭을 분석하였다. 그 결과 바닥판 경간비가 0.38이하의 범위에서 보강형의 전폭을 유효플랜지폭으로 적용할 수 있는 것으로 해석되었다. 즉, 1면 케이블 박스 사장교의 경우 전단지연을 고려하여 할 범위가 박스거더교보다 커야할 것으로 분석되었다. 따라서 시공단계시 변화되는 바닥판 경간비의 크기에 관계없이 전폭을 유효플랜지폭으로 반영하는 실무관행은 안전측 설계가 되지 못할 수 가 있다. 또한 시공단계시 선단부를 제외한 영역의 합성응력에 대한 검토는 바닥판 경간비가 크게 나타나는 초기 시공단계에서는 단경간 구조계로 보고 산정한 유효플랜지폭을 적용할 경우 안전측 설계가 된다. 그러나 바닥판 경간비가 작아짐에 따라서는 전폭과 캔틸레버 구조계로 유효플랜지폭을 결정하는 것이 타당한 것으로 분석되었다.