• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권4호
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• pp.723-738
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• 2014

Prestressing is the most commonly employed technique in bridges and long span beams in commercial buildings as prestressing results in slender section with higher load carrying capacities. This work is an attempt to study the performance of a minimum weight prestressed concrete beam adopting a non-prismatic section so that there will be a reduction in the volume of concrete which in turn reduces the self-weight of the structure. The effect of adopting a non-prismatic section on parameters like prestressing force, area of prestressing steel, bending stresses, shear stresses and percentage loss of prestress are established theoretically. The analysis of non-prismatic prestressed beams is based on the assumption of pure bending theory. Equations are derived for dead load bending moment, eccentricity, and depth at any required section. Based on these equations an algorithm is developed which does the stress checks for the given section for every 500 mm interval of the span. Limit state method is used for the design of beam and finite difference method is used for finding out the deflection of a non-prismatic beam. All the parameters of nonprismatic prestressed concrete beams are compared with that of the rectangular prestressed concrete members and observed that minimum weight design and economical design are not same. Minimum weight design results in the increase in required area of prestressing steel.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권3호
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• pp.735-757
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• 2015

Composite bonding steel plate (CBSP) is a newly developed type of structure strengthened technique applicable to the existing RC beam. This composite structure is applicable to strengthening the existing beam bearing high load. The strengthened beam consists of two layers of epoxy bonding prestressed steel plates and the RC beam sandwiched in between. The bonding enclosed and prestressed U-shaped steel jackets are applied at the beam sides. This technique is adopted in case of structures with high longitudinal reinforcing bar ratio and impracticable unloading. The prestress can be generated on the strengthening steel plates and jackets by using the CBSP technique before loading. The test results of full-scale CBSP strengthened beams show that the strength and stiffness are enhanced without reduction of their ductility. It is demonstrated that the strain hysteresis effect can be effectively overcome after prestressing on the steel plates by using such technique. The applied plates and jackets can jointly behave together with the existing beam under the action of epoxy bonding and the mechanical anchorage of the steel jackets. The simplified formulas are proposed to calculate the prestress and the ultimate capacities of strengthened beams. The accuracy of formulas was verified with the experimental results.

• 한국가스학회지
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• 제18권1호
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• pp.31-40
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• 2014

LNG 저장탱크의 외조는 콘크리트 부재로 수직 방향 및 원환 방향 프리스트레싱 벽체 구조인데, 저장탱크의 대형화가 이루어짐에 따라 프리스트레싱 구간이 길어지고 결과적으로 프리스트레스 손실량이 증가하고 있다. 본 연구는 주요 사회기반시설구조물의 하나인 LNG 저장탱크에 비행체 충돌과 같은 사고가 발생하였을 때 안전성 향상을 위하여 충돌 저항 성능에 대한 분석연구를 수행하였다. 해석은 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 270,000kL급 LNG 저장탱크 외조의 비산물체 충돌에 대한 거동을 평가해보고자 하며, 해석 시 LNG 저장탱크의 대형화로 인한 PS 텐던의 길이증가에 따른 프리스트레스 손실 또한 고려될 것이다. 또한 프리스트레스 손실의 적용 유무에 따른 비산 물체 충돌에 대한 PSC 구조물의 거동 비교를 통해 구조물의 안전성 및 사용성을 평가해보고자 한다. 이 연구의 결과를 통해 프리스트레스 손실량의 적용에 따른 구조물의 거동 변화를 확인하고, 설계시 안전성 기준 및 검토의 보조자료로 활용할 수 있도록 하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.39-48
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• 2011

이 연구에서는 상부 2점 집중하중을 받는 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 거동을 부분 프리스트레싱 비와 긴장재의 유효 프리스트레스에 따라 평가하였다. 절건비중 1,770 $kg/m^3$의 경량 콘크리트 설계강도는 35 MPa이었으며, 항복강도 383 MPa의 일반 이형철근과 인장강도 2,040 MPa의 3연선을 각각 주 인장철근과 프리스트레싱 긴장재로 사용하였다. 실험 결과, 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 내력은 부분 프리스트레싱 비의 증가와 함께 증가하지만 긴장재의 유효 프리스트레스에는 거의 영향을 받지 않았다. 동일 휨 보강지수에서 프리텐션 경량 콘크리트 보의 무차원 휨 내력은 Harajli and Naaman 및 Bennet에 의해 실험된 프리텐션 보통중량 콘크리트 보와 비슷한 수준이었다. 한편 프리텐션 경량 콘크리트 보의 변위 연성비는 부분 프리스트레싱 비의 감소와 함께 그리고 유효 프리스트레스의 증가와 함께 증가하였다. 프리텐션 경량 콘크리트 보의 하중-변위 관계는 비선형 2차원 해석모델에 의해 적절하게 평가될 수 있었다. 또한 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 균열 내력 및 최대 휨 내력은 각각 탄성이론 및 ACI 318-08의 등가응력블록과 긴장재의 응력평가 식을 이용하여 안전측에서 예측될 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.203-215
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• 2009

본 연구는 포스트 텐션드 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)의 종방향 긴장 설계 방안을 구축하기 위하여 수행되었다. 우선 종방향 긴장으로 인해 PTCP 슬래브에 발생하는 응력분포를 분석하였다. 그리고 설계에 필요한 환경하중과 차륜하중이 PTCP 슬래브에 작용할 때 슬래브에 발생하는 인장응력의 분포를 분석하였다. 또한 슬래브와 하부지반 사이의 마찰저항 및 긴장으로 인해 발생하는 여러 손실원인들을 고려하여 긴장손실량을 산정하였다. 설계에 사용될 발생 인장응력은 각각의 하중에 의해 발생 가능한 최악의 조건에 의해 산정되며 여러 손실들은 현장조건을 최대한 반영하여 산정된다. 이러한 환경 및 차륜하중 등의 설계하중과 긴장 시 발생하는 각종 손실들을 감안한 유효긴장량을 산정하였으며 긴장응력 결정의 기준이 되는 콘크리트 슬래브의 허용인장응력의 영향에 대하여 분석하였다. 궁극적으로 종방향 긴장 설계방안은 설계하중에 대한 슬래브의 응력을 산출한 후 콘크리트 슬래브의 허용인장응력을 감하여 요구되는 긴장응력을 산출하고, 각종 손실이 고려된 유효긴장량과의 비교를 통해 합리적인 긴장간격 및 긴장량을 결정하는 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.43-63
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• 2023

도심지의 인구 집중으로 지상의 구조물이 포화상태가 되어 지하 구조물의 개발이 중요시되면서, 종합적인 문제점들을 줄일 수 있는 병설 터널 시공이 적용되고 있다. 또한 안정성, 경제성, 시공성을 확보할 수 있는 근접 병설 터널의 적용이 필요할 수 있고, 터널 안정성 확보를 위해 필라부 보강공법의 적용이 불가피한 경우가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 프리스트레스와 그라우팅을 이용한 터널 필라부 보강공법에 대해 검토하였다. 병설 터널의 문제점을 보완할 수 있는 보강법들은 다양하지만 프리스트레스와 그라우팅을 이용한 터널 필라부 공법이 현장 적용성, 안정성, 경제성에서 우수하다고 판단됨에 따라 실질적인 거동 메커니즘의 이론적 검토 및 수치해석적 검토를 진행하였다. 수치해석은 동일한 지반 조건하에 PC강연선 + 강관보강 그라우팅 + 프리스트레스(Case 1), 필라부 타이볼트 보강(Case 2), 필라부 무보강(Case 3)으로 나누어 천단변위, 내공변위, 부재력의 최대값, 안정성을 확인하였다. 수치해석을 통하여 PC강연선 보강을 한 Case 1이 가장 우수한 공법임을 확인하였고 추후 현장실험을 통하여 이를 검증하고 보완해 나간다면 현재 적용되는 보강법보다 변위 제어 및 부재력 측면에서 우수한 결과를 도출해 낼 수 있을 것이라 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3D호
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• pp.499-509
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• 2006

프리캐스트 콘크리트 바닥판은 일반적인 현장타설 바닥판과 비교할 때 많은 장점을 가지고 있으며, 최근 국내에서도 도로교의 노후 바닥판 교체 공사 및 신설 도로교에 성공적으로 적용되고 있다. 하지만, 철도교에 프리캐스트 바닥판을 적용하기 위해서는 활하중, 장대레일 종하중, 시제동하중, 온도변화, 건조수축 등 도로교와 철도교의 하중 특성의 차이를 적절히 반영한 설계가 요구되며, 특히 횡방향 이음부의 연속성을 확보하여 일체화시키기 위해 바닥판 내부에 배치한 종방향 텐던의 적정한 프리스트레스 수준을 평가하는 연구가 요망된다. 따라서 본 연구에서는 철도교에 빈번히 적용되는 PSC 합성거더 철도교에 대하여 정밀한 3차원 유한요소해석을 통해 주요 설계하중이 유발하는 바닥판의 종방향 응력을 산정하였다. 그 결과 종방향 인장응력을 유발하는 지배적인 요인은 활하중보다는 바닥판의 온도 저하나 시동하중으로 나타났으며, 특히 온도의 영향은 설계기준상의 제안식 또는 이론식과도 비교해 가며 중점적으로 분석하였다. 종방향 인장응력을 상쇄하여 올바른 구조거동을 유도하기 위한 프리스트레스의 범위를 고찰한 결과, 대상 철도교에 대해 2.4 MPa 이상의 프리스트레스를 도입하는 것이 적정한 것으로 나타났으며 이는 도로교의 경우와 유사한 수준으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.225-232
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• 2002

최근들어, 단순지지 교량의 내하력 증가를 위하여 교량을 연속교의 형식으로 바꾸는 슬래브 연속화공법이 많이 적용되고 있다. 일반적으로 연속화공법은 자중을 제외한 사하중에 대하여 연속교거동을 하게 하는 공법으로서 외부강선 보강공법과 병행해서 많이 사용된다. 본 논문에서는 이러한 연속화공법에 의하여 보강된 교량을 대상으로 하여 현장재하시험과 수치해석을 수행하여 내하력증가와 연속화효율에 관한 연구결과를 나타내었다. 연속화에 의한 교량시스템의 강성증가로 부재의 처짐 및 응력은 다소 감소하였으나 연속화효율은 완전연속과 대비하여 약 35-45% 수준으로 비교적 낮은 연속화효과를 나타내었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(II)
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• pp.357-360
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• 2005

This research investigates the drying shrinkage of non-sintering cement(NSC) matrix added phosphogypsum(PG) and waste lime(WL) to granulated blast furnace slag(GBFS) as sulfate and alkali activators with various curing condition. The experimental results are follow: When the moisture is fully supplied at the early curing age, there is effect which carries out abundant generation of the ettringite which is an expansion nature mineral, and compensates for contraction with a chemical prestress concept.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.111-119
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• 2022

모듈형 CFT 부재를 이용한 연속 강박스 거더의 단면강성 증대 및 프리스트레싱 공법은 긴장재로 프리스트레싱된 CFT 모듈을 강박스 거더 하부플랜지와 일체화한 후 긴장재를 제거함으로써 발생하는 CFT 모듈의 복원력을 강박스 거더 하부플랜지의 프리스트레싱력으로 이용하고 일체화된 CFT 모듈이 강박스 거더의 단면 강성을 향상시킨다. 본 연구에서는 CFT 모듈을 이용하여 일체화된 강박스 거더에 대한 프리스트레싱 도입의 적용성을 검토하기 위하여 하부플랜지를 모사한 실험체를 대상으로 CFT 모듈을 이용하여 프리스트레싱 도입 실험을 실시하고 유한요소해석으로 도입 프리스트레스를 평가하였다. 또한 실제 강박스 거더에 대한 프리스트레스 도입과 CFT 모듈을 통한 단면강성 증대효과를 확인하기 위하여 연속지점부에 적용 가능한 강박스 단면에 대하여 CFT 모듈에 도입된 프리스트레싱력 및 CFT 모듈의 단면제원에 따른 유한요소해석을 실시하고 이를 비교하였다.