이 연구에서는 저형고의 콘크리트거더에 효율적으로 프리스트레스를 도입할 수 있는 Bi Prestressed Concrete Girder (이하 Bicon거더)에 대한 정착구의 구조성능을 검증하였다. Bicon거더는 거더 상연에 강봉(압축재)와 하연에 강연선(인장재)를 동시에 긴장하는데 프리스트래싱재의 단부는 콘크리트에 직접 정착하지 않고 부재 단부에서 서로 연결되기 때문에 프리스트레스 도입시 축력은 프리스트레싱재 간에 서로 상쇄되고 콘크리트 부재에는 순수 휨만이 도입되게 된다. 따라서 정착구의 역할은 강봉과 강연선을 동시에 정착하며 강연선으로부터 강봉에 도입되는 축력에 저항하여야 한다. 정착구의 단면제원은 PTI 기준에서 제시하고 있는 휨응력과 최대수직변위를 고려하여 설계하였으며 구조성능평가를 위해 6EA의 시험체를 제작하였다. 시험결과 강봉이 탄성거동을 나타낼 경우 정착구는 응력, 변위 모두 허용기준 이내의 값을 보였다.
본 연구는 전단철근이 없는 초고강도 섬유보강 콘크리트 프리스트레스 I형거더의 극한전단파괴하중 산정에 대한 이론적 근거를 마련하는데 있다. 9개의 초고강도 섬유보강 콘크리트 거더에 대한 극한 전단하중을 측정하였다. 전단하중을 산정하기 위한 해석식은 두 경계이론을 근거로 유도되었다. 섬유가 부담하는 전단력 산정모델은 섬유가 방향과 길이면에서 균일하게 분포한다는 가정하에서 구성되었다. 본 논문에서 제안한 초고강도 섬유보강 콘크리트 거더에 대한 전단강도식을 기존의 섬유보강 콘크리트 전단강도식과 실험에 의한 전단하중과 비교한 결과 비교적 정확한 산정값을 보여주었다.
The development of external prestressing methods has been one of the major trends in the concrete bridge constructions over the past decades. One of the promising methods to enhance the flexural strength of a externally prestressed girder is to place the tendons with large eccentricities. The test results in this study showed that the external prestressing of a composite girder increased the range of the elastic behavior, reduced deflections, increased ultimate strength, and added to the redundancy by providing the multiple stress paths. This study was conducted on the concrete bridges reinforced by the continuous girders and the external prestressing.
One of the main objectives of this study is to propose a realistic limit state model for reliability-based safety assessment of precast segmental prestressed concrete box girder bridges, considering 1) combined effects of bending, shear and torsional forces, and 2) the difference between transverse reinforcments of box girder. A improved limit state model is derived from a modified interaction equation compared with the Bruno's equation. A Drectional sampling algorithm is used for reliability analysis of the proposed model.
Lazzari, Paula M.;Filho, Americo Campos;Lazzari, Bruna M.;Pacheco, Alexandre R.
Computers and Concrete
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제20권3호
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pp.319-327
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2017
Studying the structural behavior of prestressed segmented girders is quite important due to the large use this type of solution in viaducts and bridges. Thus, this work presents a nonlinear three-dimensional structural analysis of an externally prestressed segmented concrete girder through the Finite Element Method (FEM), using a customized ANSYS platform, version 14.5. Aiming the minimization of the computational effort by using the lowest number of finite elements, a new viscoelastoplastic material model has been implemented for the structural concrete with the UPF customization tool of ANSYS, adding new subroutines, written in FORTRAN programming language, to the main program. This model takes into consideration the cracking of concrete in its formulation, being based on fib Model Code 2010, which uses Ottosen rupture surface as the rupture criterion. By implementing this new material model, it was possible to use the three-dimensional 20-node quadratic element SOLID186 to model the concrete. Upon validation of the model, an externally prestressed segmented box concrete girder that was originally lab tested by Aparicio et al. (2002) has been computationally simulated. In the discretization of the structure, in addition to element SOLID186 for the concrete, unidimensional element LINK180 has been used to model the prestressing tendons, as well as contact elements CONTA174 and TARGE170 to simulate the dry joints along the segmented girder. Stresses in the concrete and in the prestressing tendons are assessed, as well as joint openings and load versus deflection diagrams. A comparison between numerical and experimental data is also presented, showing a good agreement.
프리스트레스트 합성거더란 합성거더의 하부 콘크리트에 프리스트레싱 강선을 통해 압축력을 도입한 거더형식으로, 본 연구에서는 거푸집을 강재에 매달아 콘크리트의 자중이 강재에 부담된 상태로 합성시켜 단면의 효율을 극대화한 거더를 사용하였다. 이러한 프리스트레스트 합성거더에 대하여 재령보정 유효계수방법을 사용하여 시공단계별로 발생하는 여러 지속하중에 의한 장기거동 효과로 인해 유발되는 프리스트레스의 손실을 산정하고, 실제교량을 대상으로 시공단계별로 계측한 결과에 대해 야쓰미해법을 이용한 결과와 비교하였고, 또한 온도, 습도, 프리스트레스 긴장시기, 바닥판 타설시기를 변수로 한 변수해석을 수행하여 유효성을 검증하였다.
The cracking behavior of prestressed concrete members is important for the rational design of prestressed concrete structures. However, the test data on the cracking behavior of prestressed concrete structures are very limited. The purpose of the present study is to investigate the crack spacing and crack width in transversely post-tensioned decks of concrete box girder bridges under applied loading. For this purpose, large scale test members of concrete box girder segments were fabricated and tested. The crack widths, crack spacings and crack patterns were investigated for various load levels. The crack widths and steel strains were continuously monitored during the loading process. To derive a rational predicton equation for crack width, the bond characteristics of post-tensioned steel and nonprestressed rebar in the PSC members were explored first. This was done by measuring the strains of prestressing steel and nonprestressed rebar in the test members under loading. A simple equation for the prediction of maximum crack width in transversely post-tensioned concrete one-way slabs is proposed by considering bond characteristic of prestressing steel and nonprestressed reinforcement. The comparison of proposed equation with experimental data shows good correlation. The present study indicates that ACI and CEB-FIP code equations exhibit rather large deviation from test data on prestressed concrete members.
Kim, Jong Wook;Kim, Jang-Ho Jay;Kim, Tae-Kyun;Lee, Tae Hee;Yang, Dal Hun
국제강구조저널
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제18권4호
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pp.1336-1349
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2018
Generally, a precast prestressed concrete (PSC) beam is used as girders for short-to-medium span (less than 30 m) bridges due to the advantages of simple design and construction, reduction of construction budget, maintenance convenience. In order to increase the span length beyond 50 m of precast PSC girder, PSC hollow box girder with unbonded prestressed H-type steel beam placed at the compressive region is proposed. The unbonded compressive prestressing in the H-type steel beams in the girder is made to recover plastic deflection of PSC girder when the pre-stressing is released. Also, the H-steel beams allow minimization of depth-to-length ratio of the girder by reducing the compressive region of the cross-section, thereby reducing the weight of the girder. A quasi-static 3-point bending test with 4 different loading steps is performed to verify safety and plastic deflection recovery of the girder. The experimental results showed that the maximum applied load exceeded the maximum design load and most of the plastic deflection was recovered when the compressive prestressing of H-type steel beams is released. Also using prestressed H-type steel as compression reinforcements in the upper part of cross section, repair and restoration difficulty and cost of PSC girders should be significantly reduced. The study result and analysis are discussed in detail in the paper.
최근 국내에서 I형 거더의 외부가 강재로 이루어지고 내부에 무근콘크리트가 채워져 합성된 거더에 프리스트레스를 도입하여 경간을 장대화할 수 있는 새로운 개념의 합성거더인 '강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더(Steel-Confined Prestressed Concrete Girder; SCP Girder)'가 개발되었다. 또한 개발된 거더를 실물크기로 제작하여 시공성을 확인하고 정적하중 재하에 의한 파괴실험을 통해 공용 중 안전성에 대한 실험적 검증이 수행되었다(김정호 등, 2002). 그러나 SCP 합성거더의 실용화를 위해서는 교량 파손의 주원인이 주행하중의 영향에 의한 피로파손인 점을 고려하여 반복하중에 대한 피로거동의 연구 및 피로 안전성 확보가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SCP 합성거더에 대한 피로거동 특성을 파악하고 피로설계를 위한 기초적인 자료를 제시하기 위해 피로실험을 실시하였다. 피로실험을 위한 시험체의 제작은 1등교에 해당하는 설계활하중(DB-24)에 대하여 10m 지간으로 설계 제작하였으며, 실험결과 도로교설계기준(한국도로교통협회, 2000)의 상세피로범주에 따른 허용피로응력범위를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 또한 초기정적재하를 통해 설계의 타당성과 구조적 거동을 분석하였으며, 피로실험 종료 후 거더 외부를 이루고 있는 강재를 제거하여 내부콘크리트의 상태를 관찰하였다.
This paper aims at estimating instantaneous prestress losses by measuring the actual prestress forces in prestressed concrete (PSC) box girder bridges. Measurement were taken to study initial prestress losses such as friction losses and slip losses. A new strain gauge system was developed to measure strains in internal tendons. The system was installed on a total of 20 tendons in a PSC box girder bridges. The variation of prestress forces were monitored during prestressing tendon and after prestress transfer. The prestress losses are also calculated including friction losses and slip losses. The measured data were compared with the theoretical values. The result shows that the measured prestress forces agree well with the theoretical values. It is shown that prestress force of each strand in the same tendon is a bit different. This study also shows that prestress losses of continuity tendons during prestress transfer are significantly different each other, which results from the variety of buttress location and tendon profile. The present study provides realistic information on the estimation of actual prestress forces and losses in PSC box girder bridges.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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