• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권3호
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• pp.805-819
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• 2016

The numerical simulation methodologies to evaluate the structural behaviors of prestressed concrete containment vessels (PCCVs) have been substantially developed in recent decades. However, there remain several issues to be investigated more closely to narrow the gap between test results and numerical simulations. As one of those issues, the effects of no stiffness inside unbonded tendon ducts on the behavior of PCCVs are investigated in this study. Duct holes for prestressing cables' passing are provided inside the containment wall and dome in one to three directions for general PCCVs. The specific stress distribution along the periphery of the prestressing duct hole and the loss of stiffness inside the hole, especially in an unbonded tendon system, are usually neglected in the analysis of PCCVs with the assumption that the duct hole is filled with concrete. However, duct holes are not small enough to be neglected. In this study, the effects of no stiffness inside the unbonded tendon system on the behaviors of PCCVs are evaluated using both analytical and numerical approaches. From the results, the effects of no stiffness in unbonded tendons need to be considered in numerical simulations for PCCVs, especially under internal pressure loading.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.169-178
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• 2010

본 연구에서는 RC 중공슬래브교의 내하력을 향상시키기 위한 외부 프리스트레싱을 이용한 보강에 있어서 마이크로 유전알고리즘(${\mu}$-GA)을 이용한 최적보강방법을 제시하였다. 최적보강을 위한 보강 유형으로 Queen-post 유형과 King-post 유형이 고려되었다. 마이크로 유전알고리즘을 이용하여 RC 중공슬래브교의 최적보강을 위한 보강 유형과 편향재, 긴장재 면적, 필요한 앵커 개수 등을 산정 하였다. 목적함수는 보강에 사용된 긴장재와 강재비용을 무차원화하여 구성하였으며, 제약조건은 교량과 앵커설계를 위한 시방서 내용을 고려하여 형성하였다. RC 중공슬래브교의 보강설계를 실시한 후 그 결과를 분석하여 제안된 방법의 타당성을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권2호
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• pp.225-238
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• 2022

In order to improve the cracking resistance of reinforced concrete and give full play to the advantages of prefabricated assembly structure in construction, prestressed reinforced concrete composite beam (PRCC) is proposed. Through the bending static test of seven I-shaped beam specimens, the bending failure modes and bearing capacity of PRCC and reinforced concrete composite beam are compared and analyzed, and the effects of prestress size, prestressed reinforcement layout and prestress application sequence on the flexural behavior of PRCC beams are studied. The results show that the cracking load and ultimate load of PRCC beams significantly increased after prestressing, and prestressed tendons can effectively control the crack development. With the increase of prestressing degree, the deformation resistance and bending stiffness of PRCC beams are increased. The application sequence of prestress has little influence on the mechanical properties of PRCC beams. The crack width, stiffness and normal section bearing capacity of PRCC beam are analyzed, and the calculated results are in good agreement with the experimental results.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.715-722
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• 2015

프리스트레스(PS) 긴장재의 긴장력 관리는 거더 성능관리에 있어 매우 중요한 항목이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증한 후 공용시에는 그 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 PSC 거더의 제작단계에서부터 공용시까지 생애주기 동안의 긴장력 관리가 가능한 PSC 거더를 제안하기 위한 기초 연구로서, 현재의 기술수준으로 사용 가능한 센서들을 이용하여 PS 긴장력을 측정하는 실험 연구를 수행하였다. 소규모 거더를 제작하여 4종류의 센서를 설치하였고, 긴장력을 도입하면서 각 센서들의 적용성과 정확성을 평가하였다. 실험결과에 따르면, 중공로드셀은 편심하중이 작용하는 경우 기준값보다 하중을 높게 평가하는 경향이 있었다. EM 센서는 실용이 가능한 정확도를 보여주었으며, 콘크리트 내부의 긴장재를 따라 어느 위치에서도 설치할 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.290-297
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• 2017

압축강도 160MPa와 길이 15.4m를 가진 분절형 U거더와 합성 U거더의 휨거동 실험을 수행하였다. 실험 변수로는 강섬유 혼입률과 U거더 상부의 슬래브이다. U거더의 복부와 하부플랜지에 종방향 철근을 배근하였다. 상부플랜지에 2개의 15.2mm 강연선을 포함한 2개의 프리스트레싱 텐던 그리고 하부플랜지에 7개의 15.2mm 강연선을 포함한 2개의 프리스트레싱 텐던이 배치되고 U거더 접합 시 한차례 긴장 작업을 하였다. 초고강도 콘크리트 강도로 인해 U거더에 도입한 충분히 강한 프리스트레싱 긴장력은 U거더 시공단계에서 자중과 고정하중을 부담할 수 있다. U거더의 취성적 거동에 비해 합성 U거더는 안정적이고 연성적인 하중처짐 관계를 보여주고 있다. U거더 상부에 슬래브를 시공한 후, U거더 접합 시 도입했던 프리스트레싱 긴장력에 의한 합성 U거더의 휨하중 내하력은 마지막 하중 단계에서 설계하중을 부담할 수 있다. 초고강도 콘크리트로 인한 간단한 프리스트레싱 방법은 시공단계와 공사비 면에서 장점을 가지고 있다. 간격이 작은 전단키는 초고강도 콘크리트 U거더와 고강도 콘크리트슬래브간의 완전한 합성관계를 가져와 파괴하중 직전까지 슬립현상이나, 벌어짐 현상을 보이지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.105-116
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• 2009

철근콘크리트구조는 경제성이 뛰어나 가장 널리 사용되는 부재이지만, 인장응력에 취약하고 콘크리트의 자중이 커서 처짐 제어가 어려운 단점이 있다. 이에 비해 프리스트레스트 콘크리트구조는 콘크리트구조의 단점을 극복할 수 있는 효율적인 방법으로 긴장재의 배치 형태와 긴장재량에 따라서 부재의 처짐을 제어할 수 있다. 프리스트레스 보강된 부재에서 긴장재 변곡점의 위치는 부재의 처짐 제어 및 모멘트 감소 효율을 크게 할 수 있는 형태로 설치되어야 한다. 따라서 이 연구에서는 연속부재에 설치되는 긴장재의 경계조건을 만족시키는 긴장재의 곡선식을 다항식으로 유도하고, 자연적인 곡선 형상을 유지할 수 있는 임의의 변곡점 위치에 따른 긴장재의 곡선식을 통하여 긴장력의 수직 분력을 계산하였다. 또한, 유도된 고차항을 가진 수직분력식을 등가의 등분포 하중으로 변환하여 처짐 산정시 적용성을 높였으며, 연속 슬래브에서 긴장재가 배치되어있을 경우 기둥열에서부터 긴장재까지 떨어진 거리에 따라 처짐 및 모멘트에 대한 긴장재의 영향을 반영하였다. 제안된 방법으로 긴장재가 없는 슬래브와 긴장재로 보강된 경우에 대한 처짐을 계산하여 적용성을 검토하였으며, 긴장재에 의한 처짐 제어 효과를 정량적으로 산출하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.55-63
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• 2015

사전제작 기술은 교량을 더 안전하고 주변과 친화적인 환경을 구축하며 작업 환경에 제한이 있을 경우에도 품질과 내구성을 개선하며 공사를 수행할 수 있다. 콘크리트 충전강관을 이용한 모듈러 하부구조 교각을 제안하였다. 프리캐스트 피어캡은 피어테이블과 프리스트레스를 도입한 프리캐스트 세그먼트로 구성되어 있다. 피어테이블은 매입형 강재를 사용하여 응력의 집중을 완화하였다. 피어캡과 교각은 4개 또는 6개의 CFT기둥으로 연결된다. 피어캡의 전단강도는 피어테이블에서 연장시킨 전단 스터럽에 의해 저항하게 된다. 횡방향 프리스트레스 힘은 사용하중에 의한 인장 응력을 제어하기 위하여 도입되었다. 이 논문에서는 모듈러 구조의 유효성을 정적실험을 통하여 평가하였다. 제안된 피어캡은 설계 요구사항들을 연속 철근과 프리스트레스에 의해 만족시켰다. 모듈러 구조의 표준화는 급속교체 및 교량의 급속시공에 효과적으로 사용될 수 있다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제9권3호
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• pp.369-379
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• 2015

Friction in a post-tensioning system has a significant effect on the distribution of the prestressing force of tendons in prestressed concrete structures. However, attempts to derive friction coefficients using conventional electrical resistance strain gauges do not usually lead to reliable results, mainly due to the damage of sensors and lead wires during the insertion of strands into the sheath and during tensioning. In order to overcome these drawbacks of the existing measurement system, the Smart Strand was developed in this study to accurately measure the strain and prestressing force along the strand. In the Smart Strand, the core wire of a 7-wire strand is replaced with carbon fiber reinforced polymer in which the fiber Bragg grating sensors are embedded. As one of the applications of the Smart Strand, friction coefficients were evaluated using a full-scale test of a 20 m long beam. The test variables were the curvature, diameter, and filling ratio of the sheath. The analysis results showed the average wobble and curvature friction coefficients of 0.0038/m and 0.21/radian, respectively, which correspond to the middle of the range specified in ACI 318-08 in the U.S. and Structural Concrete Design Code in Korea. Also, the accuracy of the coefficients was improved by reducing the effective range specified in these codes by 27-34 %. This study shows the wide range of applicability of the developed Smart Strand system.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3A호
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• pp.243-250
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• 2009

이 연구의 목적은 PSC 거더교를 통상적인 경간 이상으로 장경간화할 수 있는 기법들을 고찰하고, 각 기법이 경간에 미치는 영향을 평가하는 체계적인 방법론을 제안하는 것이다. 전편 논문에서는 평가에 필요한 그래프를 구성하는 기본적인 수식들을 유도한 바 있다. 여기에서는 이러한 방법론을 PSC 거더교 예제에 적용하여 각 장경간화 기법들이 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 제안된 도식적인 방법은 각 기법이 장경간화에 기여하는 이유를 일목요연하게 파악할 수 있고, 더 나아가 장경간화를 위한 개선점을 용이하게 도출할 수 있는 장점이 있음을 보였다. 분석 결과 여러가지 기법들 중 특히 거더의 고강도화, 바닥판 합성 전 2차 긴장을 실시하는 다단계 긴장 기법, Decked PSC 거더 기법 등이 장경간화에 크게 기여하는 것으로 나타났다. 장경간 거더의 증가된 자중에 대처할 수 있는 시공성 및 경제성만 뒷받침된다면 PSC 거더교도 기존 박스거더교의 영역인 50~70 m 경간까지 충분히 설계 및 시공될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3A호
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• pp.235-241
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• 2009

PSC 거더교는 타 공법에 비해 매우 경제적인 교량 형식이지만 국내에서는 PSC 빔 표준도에 근거하여 도로교의 경우 25~35 m 경간에 주로 적용되어 왔다. 이러한 경간상의 제약사항을 극복하기 위해 다양한 신형식 거더교들이 개발되었지만 주로 50 m 이하 경간에 적용되고 있는 실정이다. 따라서, 이 연구에서는 PSC 거더교를 50 m 이상의 경간까지 확장할 수 있는 장경간화 기법들을 재료, 설계 및 시공 측면으로 나누어 분석함으로써 장경간화의 가능성을 고찰해 보았다. 이 때 각 기법이 경간 증가에 미치는 기여도를 일목요연하고 용이하게 평가할 수 있는 방법론을 제안하였다. 제안된 방법은 허용응력 설계법에 근거한 PSC 거더의 단계별 안전성 평가식을 프리스트레싱 텐던의 개수와 경간의 관계를 나타내는 그래프로 치환하여 설계 가능 영역을 찾아내는 방식이며, 일반 PSC 거더, 다단계 긴장식 PSC 거더, Decked PSC 거더로 구분하여 수식을 전개하였다. 후속 논문에서는 이를 실교량 예제에 적용하여 경간 증가량을 분석하였다.