• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.673-683
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• 2016

최근 전 세계적으로 발생하고 있는 각종 사고 및 테러공격 등으로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 특히, 2001년 미국 세계무역센터와 펜타곤에 발생한 9.11 테러사건 이후 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있다. 또한, 2011년 일본 후쿠시마 원전사고로 인한 원전 격납건물 손상 시 발생할 수 있는 물리적, 환경적 위험성에 대한 사회적 불안감이 날로 커짐에 따라 원전격납건물, 가스탱크 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널 부재의 폭발저항성능을 분석하기 위하여 $1,400{\times}1,000{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PSC), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSRC) 시편을 제작하였다. 폭발하중은 ANFO 55 lbs 의 장약량을 1.0 m 이격거리로 적용하였으며, 측정하고자 하는 데이터는 초기 압력폭발하중 뿐 아니라, 반사압력, 충격량, 중앙부의 처짐, 가속도, 철근 및 콘크리트, 텐던의 변형률을 측정하여 분석하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.407-419
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• 2009

이 연구는 조립식 기초부를 갖는 프리캐스트 세그먼트 PSC 교각의 지진거동을 파악하고 이에 대한 상세와 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 6개의 프리캐스트 세그먼트 PSC 교각 실험체에 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 가하는 준정적 실험을 수행하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 사용된 부착 또는 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 수정된 접합요소는 세그먼트 접합부의 비탄성거동을 예측할 수 있다. 이 연구에서는 조립식 기초부를 갖는 프리캐스트 세그먼트 PSC 교각의 실험적, 해석적 결과를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.537-548
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• 2008

최근 들어 비부착 강선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 건설이 증가하고 있다. 그러나 극한거동 해석 시 단면 적합조건을 이용하는 내부 부착 강선과는 다르게 비부착 강선은 부재의 전체거동에 의해서 응력 증가량이 결정된다. 또한 외부 강선의 경우에는 편향부에서의 미끌림 효과와 강선의 편심 변화 효과 등이 발생하게 된다. 따라서 본 연구는 비부착 강선을 가지는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 보의 거동 특성을 평가하고 비부착 강선의 극한 응력을 구하기 위하여 지간길이/유효깊이, 콘크리트 압축강도, 철근비 및 기존 부착강선의 영향 등을 변수로 하여 정적 휨실험을 수행하여 비부착 강선 부재의 휨거동 특성을 얻었다. 실험결과에 의하면 균열하중, 철근 항복 하중 및 파괴하중의 경우, 콘크리트 강도보다는 철근비의 영향이 더 크게 나타났으며, 강도 측면에서는 고강도의 경우가 저강도의 경우보다 약간은 구조 성능이 우수하나, 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 또한 L/dp 값이 커질수록 훨씬 더 긴 구간의 연성 거동이 있는 것으로 나타났다. 이는 철근 항복 이후 비부착 강선의 기여가 상당히 크다는 것을 알 수 있었으며, ACI-318에서 제시하고 있는 비부착 강선의 극한 응력식은 실험 결과와 잘 일치하지 않으며, 경향성도 없는 것으로 나타났다. 실험결과 들을 분석하여 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한응력에 대한 예측식을 제안하였다. 제안된 예측식은 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한 휨거동 평가, PSC 부재 해석 및 설계 시 본 연구에서 제안된 식은 유용한 기초가 될 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.429-440
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• 2014

세계적으로 충돌, 테러, 화재, 폭발 등의 극한하중에 의한 테러가 빈번하게 발생하고 있으나, 실제 극한하중에 대한 사회주요기반시설구조물의 방호 및 방재개념이 설계에 반영되고 있지 못하는 실정이다. 특히, 교량, 터널, 원전격납구조물, 가스탱크 등의 주요 시설물에 적용되고 있는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물에 대한 극한하중 연구는 미흡한 실정이다. 또한, 테러, 폭격, 차량 및 선박 등의 충돌 사고 이후 2차적으로 발생 가능한 화재에 대한 사회적 관심 및 불안감이 고조됨에 따라, 단순한 단일 극한하중이 아닌 복합손상 시나리오에 대한 구조물의 검토가 필요하다. 그러므로, 본 연구에서는 $1,400{\times}1,000{\times}300mm$ 부재의 양방향에 430kN의 긴장력을 준 비부착 프리스트르레스트 콘크리트 패널부재를 제작하여, 충돌, 화재 하중 뿐만 아니라, 충돌 후 화재의 복합손상을 실험적으로 검토하였다. 이방향 프리스트레스트 콘크리트의 충돌저항성능은 실험조건에 맞춰 14kN의 추를 10m, 3.5m의 높이의 실험으로 구성하였으며, 화재저항성능은 5분 이내에 $1,200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재 시나리오를 적용하여 극한저항성능을 검토하였다. 또한 충돌, 화재, 충돌 후 화재에 의해 손상을 받은 PSC 및 RC 시편의 잔류구조성능을 손상 받지 않은 시편들과 비교 검토하였다. 본 실험은 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 충돌 및 화재해석 및 방호설계 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

• 한국안전학회지
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• 제21권4호
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• pp.95-101
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• 2006

It is well known that the thermal load in PSC(prestressed concrete) box-girder bridge is the principal cause of detrimental crack. The longitudinal stress caused by the lateral stress from the temperature gradient in slab of PSC box-girder bridge has a considerable influence on the durability and economy of bridge structures. As the basic study for the rational consideration of thermal load and the derivation of design guide, the inverse thermal analysis program for PSC box-girder bridges using field measurement data is developed. In this paper, thermal analyses are performed using field monitoring data for the sample PSC box-girder bridge. It is proposed that the link between monitoring program and the inverse analysis program is available.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권6호
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• pp.881-901
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• 2016

In this study, a method to compensate the effect of temperature variation on impedance responses which are used for prestress-loss monitoring in prestressed concrete (PSC) girders is presented. Firstly, an impedance-based technique using a mountable lead-zirconate-titanate (PZT) interface is presented for prestress-loss monitoring in the local tendon-anchorage member. Secondly, a cross-correlation-based algorithm to compensate the effect of temperature variation in the impedance signatures is outlined. Thirdly, lab-scale experiments are performed on a PSC girder instrumented with a mountable PZT interface at the tendon-anchorage. A series of temperature variation and prestress-loss events are simulated for the lab-scale PSC girder. Finally, the feasibility of the proposed method is experimentally verified for prestress-loss monitoring in the PSC girder under temperature-varying conditions and prestress-loss events.

• 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.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권4호
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• pp.577-591
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• 2016

In this study, the transfer length of 2400 MPa, seven-wire high-strength steel strands with a 15.2 mm diameter in pretensioned prestressed concrete (PSC) beams utilizing high strength concrete over 58 MPa at prestress release was evaluated experimentally. 32 specimens, which have the variables of concrete compressive strength, concrete cover depth, and the number of PS strands, were fabricated and corresponding transfer lengths were measured. The strands were released gradually by slowly reducing the pressure in the hydraulic stressing rams. The measured results of transfer length showed that the transfer length decreased as the concrete compressive strength and concrete cover depth increased. The number of strands had a very small effect, and the effect varied with both the concrete cover depth and concrete strength. The results were compared to current design codes and transfer lengths predicted by other researchers. The comparison results showed that the current transfer length prediction models in design codes may be conservatively used for 2400 MPa high-strength strands in high-strength concrete beams exceeding 58 MPa at prestress release.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.707-717
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• 2006

근래에 들어 기존의 PSC 거더 교량 외에 다양한 형태의 교량이 개발되고 있으며, 다단계 긴장에 의한 PSC 거더교는 대표적인 예이다. 다단계 긴장 PSC 거더교는 구조적 개념에 따라 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 구조적 안전성 및 사용성을 고려한 주행열차하중에 대한 동적거동 검토가 필수적이며, 철도교량의 주행열차하중에 대한 동적성능평가를 위한 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 25m 실물 다단계 긴장 PSC 거더를 제작하여 시공단계별 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머에 의한 방법 외에 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하여 보다 정확한 주파수응답 함수를 얻고자 하였다. 또한, 시공단계별 구조계 변화 및 긴장에 의한 동특성 변화를 고찰하기 위하여 시공단계별 실험을 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적성능평가를 수행하였다. 동적처짐, 충격계수, 바닥판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.1-8
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• 2001

최근 프리스트레스트 콘크리트 연속 교량은 다양한 공법에 의해 시공되어지고 있으며, 특히 세스먼트로 시공되는 ILM(Incremental Launching Method)과 MSS(Movable Scaffolding System) 공법을 사용하는 경우 교량 단면에서 시공이음이 발생하게 된다. 이러한 시공이음부에서 연속적인 트리스트레스 하중을 도입하기 위해서는 텐던을 겹침이음(overlapping)하거나 텐던 커플러를 사용하는 방법이 있다. 본 연구에서는 텐던 커플러를 사용한 프리스트레스트 콘크리트 교량 부재의 텐던 접속이음에 대한 응력 상태를 구명하고자 하였으며, 이를 위해 텐던의 커플링 효과를 고려한 실험과 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 결과와 실험에서 얻은 접속이음부의 응력 상태는 비교적 잘 일치하는 것으로 잘 나타났으며, 텐던 커플러를 사용한 접속이음부의 응력 상태는 텐던 커플러를 사용하지 않은 경우에 비해 종방향 및 횡방향 응력 상태가 상당히 다르게 나타나고 있다. 특히 구조적으로 문제가 되는 종방향 압축응력은 접속이음부 주위에서 텐던의 접속 비율이 증가함에 따라 크게 감소하는 것으로 나타나고 있다. 이러한 텐던 접속이음부 주위에서의 종방향 압축 응력의 감소는 활하중, 온도하중 및 건조수축으로 인해 프리스트레스트 교량에 인장응력이 작용할 때 균열이 발생할 수 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서 얻은 텐던 접속이음부에서의 응력 상태는 향후 텐던 접속이음부의 구조 거동을 평가하고, 해석 및 설계에 유용한 기초 자료를 제시하고 있다.