최근 들어, 모듈화된 건축물에 프리캐스트 콘크리트와 현장콘크리트를 합성한 복합화 공법사용이 증가하고 있다. 일반적으로 프리캐스트 콘크리트 부재는 공장에서 선제작된 PC부재에 휨 전단 성능 향상을 위한 프리텐션 도입이 가능하다. 현행구조 기준에서는 긴장력이 가해진 단일 단면의 전단강도식은 제시하지만, 프리캐스트 콘크리트와 현장 콘크리트 합성 단면의 수직 전단 강도식은 제시하지 못하고 있다. 이전 연구에서는 수직전단 보강이 없는 프리스트레스트 콘크리트와 현장타설 콘크리트 합성보의 전단 강도에 대하여 분석하였다. 따라서 본 연구에서는 수직 전단 보강된 프리스트레스트 콘크리트와 현장타설 콘크리트 합성보의 전단 강도 실험을 통하여 합성보 설계시 고려해야할 사항에 대하여 알아보았다. 변수로는 콘크리트의 면적비, 긴장재의 긴장력, 전단경간비, 그리고 전단철근비를 고려하였다. 실험 결과, 전단 강도는 긴장력이 가해진 단면적의 면적비, 긴장재의 긴장응력에 비례하여 증가하였고 전단 경간비가 증가할수록 감소하였다. 또한 압축대 콘크리트 강도에 따른 전단철근의 기여도 차이를 보였다.
본 연구는 비부착 긴장재의 응력 변화와 균열분포 구간길이에 영향을 미치는 변수에 관한 연구로서, 일반철근의 양, 긴장재양, 경간/깊이 비, 작용하중 형태 등의 변수를 중심으로 실험을 실시하였다. 실험은 일련의 기존연구를 토대로 재검증이 필요한 부분에 관하여 이루어졌다. 실험결과, 일반철근의 양과 긴장재 양은 비부착 긴장재의 응력 변화에 영향을 미치는 중요한 변수인 것으로 나타났으며, 경간/깊이 비와 작용하중의 형태는 일반철근의 양에 따라 국부적으로 비부착 긴장재의 응력 변화에 영향을 미치는 변수로서 역할을 하는 것으로 나타났다. 실험결과는 Moon/Lim의 설계식과 ACI 규준식, AASHTO LRFD 규준식, Allouche 등의 설계식에 의하여 상호 비교되었다. 그 결과, AASHTO LRFD 규준식과 Moon/Lim의 설계식이 적절하게 비부착 긴장재의 응력을 평가하고 있었다.
This paper contains experimental studies on the flexural cracking behabior of PPC one-way slabs. Three post tensioned bonded PPC slabs with the same prestressing ratio and ultimate moment strength were tested. Based upon test results, this paper also presents the crack width prediction formula PPC slab. According to the crack theory developed mainly in Europe, crack width formula is given as the product of crack spacing and mean steel strain after decompression. Aaaaverage crack spacing formula is composed of many factors mainly such as concrete cover, concrete effective area in tension, sum of reinforcing bars perimeters and mixed reinforcements. In particular, it is very important to specify the bond characteristics of mixed reinforcements, since bond characteristics of PC bars are different from those of non-tensioned deformed bars. For this reason, a reduced bond coefficients for PS bars is employed in this study.
In this paper, the strengthening analysis by strut-tie model for strengthened shear failed RC deep beam by the so-called the Steel Clamping Unit (SCU), which is a strengthening equipment, is carried out. The analysis considers the span-to-depth ratio, the existence of prestressing and stirrup, the shape of shear crack, and the strengthening position of the SCU. Based on analytical results, optimized strengthening analysis and design are carried out by investigating the behavior of the strengthened deep beams. The comparison between analytical results and experimental results shows that optimum strengthening effect by the SCU can be obtained when compressive strut zone created by SCU is away from major shear crack of the beam as far as possible.
This paper reports an attempt to develop 7-wire steel tendon which is instrumented with optical FBG sensors. The tendon is devised to replace the king cable, which is located in the center of the tendon, by a steel tube in which the FBG sensor are attached along the hole using a high-mobility polyester resin. The circular steel tube has typical of 5 mm outer diameter and 1 mm inner diameter, and can easily be manufactured by means of an pultrusion process. Using the tube, in this study, three different types of one meter-long smart tendons are fabricated depending on mixture ratio of polyester resin and initiator. The performance of the FBG sensors as well as mechanical characteristics of the prototype are tested through the tensile test. Test results shows that the proposed smart tendon is in principle very effective for measuring the working strain of the tendon.
An analytical method is proposed for the evaluation of the static response of a prestresse-dribbon concrete pedestrian bridge, which may also be applied for the roofing of large areas. On the basis of an established analogy with a suspension bridge system, a procedure is presented for the prestresse-dribbon direct analysis, leading to the introduction of two dimensionless parameters as governing factors of the design, namely the thinness and the prestressing steel ratio. The exposed procedure, applied by a simple computer program, allows a quick evaluation of the response and permits the investigation of the influence of the aforementioned parameters on it, by means of comprehensive diagrams. The presented diagrams may be directly used for the preliminary design of a pedestrian bridge of this type, for the whole practical range of span lengths. A design example is also included, showing the applicability of the proposed procedure.
Expressions for the calculation of ductility index for concrete girders with different ratios of prestressed and classical reinforcement were proposed using load-displacement, load-strain and load-curvature relation. The results of previous experimental static tests of several large-scale concrete girders with different ratio of prestressed and classical reinforcement are briefly presented. Using the proposed expressions, various ductility index of tested girders were calculated and discussed. It was concluded that the ductility of girders decreases approximately linearly by increasing the degree of prestressing. The study presents an expression for the calculation of the average ductility index of classical and prestressed reinforced concrete girders, which are similar to the analysed experimental test girders.
A horizontal cyclic test was carried out to study the seismic performance of lightweight aggregate concrete filled steel tube (LACFST). The constitutive and hysteretic model of core lightweight aggregate concrete (LAC) was proposed for finite element simulation. The stress and strain changes of the steel tube and concrete filled inside were measured in the experiment, and the failure mode, hysteresis curve, skeleton curve, and strain curve of the test specimens were obtained. The influence of axial compression ratio, diameter-thickness ratio and material strength were analysed based on finite element model. The results show that the hysteresis curve of LACFST indicated favourable ductility, energy dissipation, and seismic performance. The LACFST failed when the concrete in the bottom first crushed and the steel tube then bulged, thus axial force imposed by prestressing was proved to be feasible. The proposed constitutive model and hysteretic model of LAC under the constraint of its steel tube was reliable. The bearing capacity and ductility of the specimen increase significantly with increasing thickness of the steel tube. The bearing capacity of the member improves while the ductility and energy dissipation performance slightly decreased with the increasing strength of the steel and concrete.
본 연구에서는 와이어로프 단위를 이용한 철근콘크리트 보의 비 부착형 보강 공법을 제시하였다. 전단에서 파괴된 15개의 보가 제시된 보강 공법에 의해 보수, 보강 된 후 재 실험되었다. 주요 변수는 전단경간비, 와이어로프 단위의 초기 프리스트레스력, 배근 방법 및 간격이다. 실험 결과 제시된 와이어로프로 보강된 보들의 전단강도와 파괴 후 연성 거동이 원래 보의 것들에 비해 매우 향상되었다. 또한 수직 와이어로프보다는 경사 와이어로프가 내력 향상에 유리하였으며 와이어로프에 작용된 초기 프리스트레스의 증가는 콘크리트 스트럿에서 주 인장응력의 크기를 감소시킴으로서 사인장 균열내력을 향상시켰다. 보강된 보의 전단내력과 ACI 318-05 및 EC 2 설계기준과의 비교로부터 전단경간비 2.5 이하의 보강된 보들의 전단내력은 ACI 318-05 기준에 의해 적절히 평가될 수 있었다. 한편 EC 2는 전단경간비 2.5 이상인 보강된 보들에서 와이어로프의 전단 전달 능력을 과대평가하였다.
콘크리트의 취성파괴를 방지하기 위해 강섬유 보강재는 효과적인 복합재료이다. 그러나 시멘트 사용량이 많아지면 건조수축이 증가하고 이로 인해, 강섬유 보강재의 연성증가 효과가 제한될 수 있다. 팽창재를 사용한 콘크리트 내부의 강섬유 보강재는 화학적 프리스트레싱 효과가 발생하여 강섬유 보강효과를 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 CSA 팽창재와 강섬유 보강재를 혼입하여 콘크리트의 역학적인 특성을 분석하였다. 체적비 1~2%의 강섬유 보강재와 시멘트 중량의 10%의 CSA 팽창재를 혼입하였으며, 다양한 역학적 특성과 휨거동을 분석하였다. 강섬유 보강재를 혼입한 CSA 콘크리트는 인장강도와 초기균열강도의 증가를 나타냈으며, 균열후의 파괴에너지 증가와 같은 연성거동을 뚜렷하게 나타내었다. 적절한 팽창재 사용과 최적의 강섬유 보강재의 혼입률이 도출된다면 이들의 상호작용은 콘크리트의 취성을 더욱 효과적으로 제어할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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