• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권5호
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• pp.605-619
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• 2009

This paper presents the details of finite element (FE) modeling and analysis of an external prestressing technique to strengthen a prestressed concrete (PSC) end block. Various methods of external prestressing techniques have been discussed. In the proposed technique, transfer of external force is in shear mode on the end block creating a complex stress distribution. The proposed technique is useful when the ends of the PSC girders are not accessible. Finite element modeling issues have been outlined. Brief description about material nonlinearity including key aspects in modeling inelastic behaviour has been provided. Finite element (FE) modeling including material, loading has been explained in depth. FE analysis for linear and nonlinear static analysis has been conducted for varying external loadings. Various responses such as out-of-plane deformation and slip have been computed and compared with the corresponding experimental observations. From the study, it has been observed that the computed slope and slip of the steel bracket under external loading is in good agreement with the corresponding experimental observations.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.91-100
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• 2008

다단계 온도프리스트레싱 공법은 기존의 프리스트레싱 공법과 단면접합공법의 장점을 이용한 새로운 개념의 프리스트레싱 공법으로 프리스트레싱용 커버플레이트를 다단계로 가열하여 거더의 하부플랜지에 고장력볼트로 접합한 뒤, 열원을 제거하여 발생하는 다단계 수축력을 보강에 필요한 프리스트레싱력으로 이용한 공법이다. 본 연구는 다단계 온도프리스트레싱 공법의 실제적인 적용성 평가를 위하여 다단계 가열을 위한 가열 장비의 가열성능 평가 실험을 실시하였으며, 라멘형 강거더 임시교량을 제작하고 다단계 온도프리스트레싱 공법을 적용하여 도입 프리스트레싱력을 확인하였다. 또한, 트럭을 이용한 하중재하 실험을 실시하여 구조해석 결과와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.281-291
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• 2002

본 연구에서는 직사각형 단면을 갖는 프리스트레스 철근콘크리트보(PRC)의 최소경비설계를 수행하였다. 목적함수로서 건설경비는 콘크리트 경비, 긴장재 경비, 철근 경비 그리고 거푸집 경비를 포함하였으며 이를 최소화하였다. 설계제약조건으로는 시방서상의 최대처짐제약, 휨 및 전단강도제약, 연성제약 그리고 설계변수에 대한 상·하한 제약을 고려하였다. 쿤-터커 필요조건을 이용하여 최적성 규준을 설계변수의 항으로 명시적으로 유도하였으며, 이때 설계변수로는 보의 유효깊이, 긴장재의 최대편심거리 그리고 철근비로 취하였고, 긴장재의 형상은 2차 포물선함수로 가정하였다. 또한 본 연구에서는 요소별로 변화하는 단면을 갖는 경우와 전경간에 걸쳐 일정한 단면을 갖는 경우에 대하여 고려하였고, 긴장재의 경간별 최대편심을 설계변수화 하였다. 그리고 수치예를 들어 개발된 기법의 적용성과 효율성을 보였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.315-325
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• 1997

본 논문에서는 이산성 연속형 최적성규준방법을 이용하여 다지간 부분프리스트레스트 콘크리트보의 최적설계 알고리즘을 유도하였고, 최적설계프로그램을 개발하였다. 목적함수로서 건설 경비는 콘크리트 경비, 긴장재 경비, 철근 경비, 그리고 거푸집 경비를 포함하였으며 이를 최소화하였다. 설계제약조건으로는 시방서상의 최대처짐제약, 휨 및 전단강도제약, 연성제약 그리고 설계변수에 대한 상.하한계제약을 고려하였다. Kuhn-Tucker 필요조건을 이용하여 최적성규준을 설계변수의 항으로 명시적으로 유도하였으며, 이때 설계변수로는 보의 유효깊이, 긴장재의 편심거리 그리고 철근비를 취하였다. 긴장재의 형상은 포물선함수로 고려하였으며, 구조물 자중의 영향은 긴장력에 의한 이차효과와 마찬가지로 실제시스템의 평형방정식에서 고려하였다. 설계변수들의 개선을 위한 반복과정과 컴퓨터프로그램을 개발하였으며, 수치예를 들어 개발된 기법의 응용성 그리고 효율성을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.15-26
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• 2010

부착 긴장재를 이용한 프리스트레스를 도입하는 조립식 교각의 구조 성능을 평가하기 위한 준정적 실험을 수행하였다. 프리캐스트 교각의 이음부를 가로질러 축방향으로 연속배치되는 강재로 강봉과 일반철근, 매입강관과 강연선의 조합을 선택하였다. 주요 설계 변수는 강재량, 프리스트레스의 수준, 단면 상세로 하였다. 이음부 벌어짐 이후에 연속 강재가 하중을 모두 부담하여 응력의 증감을 일으키는데 강재비가 높을수록 휨강도가 높게 나타나고 에너지 소산능력도 현저하게 증가하였다. 매입강재를 갖는 프리캐스트 교각은 최대하중 이후의 거동이 안정적으로 나타나 높은 변위연성도를 나타내었고 프리스트레스 증가에 따른 에너지 소산능력의 증가도 나타내었다. 프리스트레스의 수준이 높을수록 초기 변형 회복능력이 양호하게 나타났고 횡철근의 응력증가도 크게 나타났다. 조립식 교각의 최대하중 도달 이후의 강도 저하가 급격하게 발생하지 않도록 긴장재와 일반강재의 조합을 결정하여야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.39-46
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• 2015

본 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 보의 처짐 예측을 위해 재료비선형이 고려된 콘크리트 및 철근, 강연선의 거동을 고려할 수 있는 구성모델을 조합하여 적층 쉘 요소를 사용한 유한요소해석 모델에 적용하였다. 이를 기존 연구자들의 실험 결과와 비교함으로써 모델의 타당성을 검증하였고, 스팬-깊이비, 편심 그리고 프리스트레싱 크기에 대한 처짐을 해석하고 이를 수계산 결과와 비교하였다. 그 결과, 스팬-깊이비가 커질수록, 편심이 작아질수록, 프리스트레싱 크기가 작아질수록 처짐이 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 편심이 매우 작을 경우와 프리스트레싱 크기가 매우 작을 경우에는 수계산이 처짐을 과대평가한다는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.634-643
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• 2010

본 연구에서는 구조해석 모델링의 적합성을 평가하기 위하여, 고속철도상의 2주형 거더교에서 KTX 시험 활하중에 의한 동적 거동에 대한 계측과 3D 모델링을 통한 시간이력해석이 수행된다. 이를 바탕으로 중앙지점부 캠버조정을 통한 프리스트레스가 도입된 대상 교량에서 지점부의 모멘트저감 효과의 검토를 위하여, 시공단계 해석이 수행되며, 장기거동에 대한 응력손실까지 고려된다. 적정수준의 초기 도입력을 산정하여 경제적인 교량단면을 위한 모멘트 저감 방법이 연구된다. 최종적으로 교량 단면을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 경제적인 교량 설계방법을 제시한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제7권4호
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• pp.303-317
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• 2011

A specially designed tendon, which is proposed by embedding an FBG sensor into the center king cable of a 7-wire strand tendon, was applied to monitor the prestress force and load transfer of ground anchor. A series of tensile tests and a model pullout test were performed to verify the feasibility of the proposed smart tendon as a measuring sensor of tension force and load transfer along the tendon. The smart tendon has proven to be very effective for monitoring prestress force and load transfer by measuring the strain change of the tendon at the free part and the fixed part of ground anchor, respectively. Two 11.5 m long proto-type ground anchors were made simply by replacing a tendon with the proposed smart tendon and prestress forces of each anchor were monitored during the loading-unloading step using both FBG sensor embedded in the smart tendon and the conventional load cell. By comparing the prestress forces measured by the smart tendon and load cell, it was found that the prestress force monitored from the FBG sensor located at the free part is comparable to that measured from the conventional load cell. Furthermore, the load transfer of prestressing force at the tendon-grout interface was clearly measured from the FBGs distributed along the fixed part. From these pullout tests, the proposed smart tendon is not only expected to be an alternative monitoring tool for measuring prestress force from the introducing stage to the long-term period for health monitoring of the ground anchor but also can be used to improve design practice through determining the economic fixed length by practically measuring the load transfer depth.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.267-275
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• 2014

최근 곡선교 사용이 증가함에 따라 기존 곡선 교량의 한계점을 극복하고자 PSC 곡선 주형을 이용한 곡선교에 대한 해석적 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 프레임 요소를 이용한 격자해석방법으로는 PSC 곡선교에 대한 정밀해석이 어렵다. 이에 따라 이 연구에서는 PSC 곡선교의 정밀 유한 요소 해석을 실시하여 프리캐스트 PSC 곡선교의 설계를 위한 참고자료로 사용하고자 한다. 이를 위하여 3차원 솔리드 요소를 사용한 모델링을 실시하고, 거더 수, 하중 재하 위치, 단면 변화, 긴장력 변화 및 편긴장력 도입 여부와 같은 매개변수에 대한 거동을 평가하였다. 해석 결과 경간장 50 m 3주형 교량의 항복하중과 파괴 하중이 경간장 40 m 2주형 교량에 비해 200% 이상의 성능을 보였고, 외측거더에 하중을 가하였을 경우 도심의 위치에 따라 하중저항력 및 거더 간의 처짐 편차가 낮게 평가되는 것으로 나타났다. 또한 거더 단면을 변화시킨 경우 단면의 증가에 따라 구조성능이 향상되는 것으로 나타났으나 PS도입량의 변화에 의한 효과에 비해 경제성과 시공성에서 불리한 것으로 나타났다. PS 도입량 변화에 따른 영향을 분석한 결과 PS 도입량이 증가함에 따라 솟음량과 하중저항력이 비례하여 증가하였으며 거더 간 처짐 편차가 줄어드는 경향을 보였다. 또한, 편긴장력을 도입하였을 시 도입량 증가에 비례하여 내외측 거더 모두에서 하중저항력이 증가하며, 특히 외측거더에 편긴장력이 도입되었을 때 더 우수한 성능을 보이는 것으로 나타나, PSC 곡선교의 경제성 및 안정성을 확보하는데 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1034-1039
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• 2004

The major objective of this study is to investigate the effects and application of reinforcement for steel plate girder railway bridge by the external prestressing method. It analyzed the mechanical behaviors of non-ballasted railway bridge with ballast reinforced and external post-tensioning reinforced on the finite clement analysis for the static and dynamic behavior. As a result, the reinforcement of ballasted railway bridge the external prestressing method are obviously effective for the additional dead force which is ballast. The analytical study are carried out to investigate the post-tension force decrease bending behavior and deflection in composite bridge for serviceability. To develop two type FEM model which reflect well the post-tension force transverse distribution behavior of servicing bridge. With the comparing the results of railway bridge with ballast which carried out before the post-tensioning with the results of railway bridge with ballast which carried out after post-tensioning, It is investigated that the additional dead load decrease effect and bending behavior of servicing bridge is effect by the post-tensioning. The reinforcement by using the external tendon can be reducing that structure of a degradation phenomenon by unusual stresses due to additional dead load and other problems.