한글초록:본 연구에서는 double T-beam의 시공방법으로써 강재 거푸집을 사용하여 복부 콘크리트를 지지공 없이 타설하여 double T-beam을 시공하고 시공 이후에는 강재 거푸집이 double T-beam과 일체화 되어 하중저항 미케니즘을 형성하는 강합성 double T-beam의 시공에 관한 기술을 개발한다. 이러한 강합성 double T-beam은 기존의 double T-beam이 가지고 있는 장점에 부가적으로 강재의 합성작용을 더하게 되므로 보다 큰 강성을 확보하게 되어 결국 지간장의 확대가 가능하며 큰 ...
한글초록:본 연구에서는 double T-beam의 시공방법으로써 강재 거푸집을 사용하여 복부 콘크리트를 지지공 없이 타설하여 double T-beam을 시공하고 시공 이후에는 강재 거푸집이 double T-beam과 일체화 되어 하중저항 미케니즘을 형성하는 강합성 double T-beam의 시공에 관한 기술을 개발한다. 이러한 강합성 double T-beam은 기존의 double T-beam이 가지고 있는 장점에 부가적으로 강재의 합성작용을 더하게 되므로 보다 큰 강성을 확보하게 되어 결국 지간장의 확대가 가능하며 큰 연성을 갖는 강재와 합성하게 되므로 연성도 증가에 따른 안전성 확보가 예상되어지는 새로운 교량 형태이다.연구는 우선 강재 거푸집을 이용한 double T-beam의 시공 단계별 순서의 개발을 통하여 가장 효율적이고 공기단축을 이룰 수 있는 방법과 PS강선의 단계별 긴장력 도입을 통하여 강재 거푸집 단면을 최소화함으로써 경제성을 확보 할 수 있는 시공방법을 제시한다. 두 번째로 합성형 단면에서의 강재와 콘크리트의 계면력 해석을 수행하여 본 연구에서의 강재 거푸집과 콘크리트의 완전 부착 조건을 만족시킬 만한 전단 연결재를 결정한다. 또한, 시공단계별 순서에 따라 제작된 공시체의 실험수행과 수치해석에 의한 실험결과 예측 및 두 결과의 비교․분석을 통하여 강합성 double T-beam의 휨거동을 예측한다.공시체 실험에서는 지간 6m의 2경간 연속 강합성 double T-beam을 본 연구에서 개발한 시공방법과 동일한 과정을 적용하여 콘크리트 강도가 각각 와 인 공시체를 각 1개씩 제작하였다. 휨 및 전단거동을 계측하기 위해 처짐 측정을 위한 LVDT, 복부판 전단변형률 측정을 위한 변형률 로젯게이지, 상부 슬래브 철근 변형률 측정을 위한 변형률 게이지를 각각 부착하였다. 실험은 기흥에 소재한 포항산업과학연구원 산하 강구조 연구소 시험실에서 수행하였으며, 재료의 물성값 측정을 위해 콘크리트 압축, 강재인장, 철근인장, PS 강선 인장 실험을 각각 병행하여 수행하였다. 실험은 최대 저항하중 이후의 연화영역에서의 연성정도를 분석하고 혹 발생 가능한 최대하중 이전 영역에서의 로컬 피크에 대처하기 위해 변위 제어로 수행하였다. 실험결과의 예측은 단면해석법을 이용한 비선형 모멘트-곡률 관계 해석법, 보 요소를 사용한 1차원 비선형 유한요소 해석법, 3차원 비선형 유한요소해석법의 세 가지 방법을 이용하여 수행하였다. 단면해석법은 철근, 콘크리트, 강 박스 및 PS 강선으로 구성되는 임의의 합성형 단면에 대하여 구조재료인 콘크리트, 철근, 강재, PS 강선의 재료 비선형성을 고려하는 힘과 모멘트 평형조건을 적용하여 단면 변형률을 계산하고 이 결과에 근거하여 모멘트와 곡률의 관계를 계산하였다. 보요소를 사용한 비선형 유한요소 해석에서는 단면해석법에서와 같이 임의의 합성단면에서 콘크리트, 철근, 강재, PS 강선에 작용하는 각 변형에너지와 외적 작용하중에 의한 에너지를 고려하여 포텐셜 에너지를 구성하고, 보 요소로서 근사화하여 에너지를 최소화함으로서 유한요소 평형방정식을 유도하였다. 3차원 비선형 유한요소해석에서는 콘크리트의 네 계수 파괴포락선에 근거한 3차원 탄-소성 구성모델링을 사용하여 8절점 3차원 육면체요소, 철근과 PS 강선은 Rankine의 파괴규준을 적용하여 2절점 트러스요소, 강재 박스는 von Mises 파괴규준을 사용하여 4절점 쉘요소로서 각각 유한요소 모델링하여 해석을 수행하였다.결과 분석은 휨거동, 전단거동, 복부 콘크리트와 강 박스의 계면거동으로 구성하여 수행하였다. 휨거동에서는 기본적인 하중-처짐의 관계를 분석하고 하중 단계별로 실험체의 중립축 변화를 통해 콘크리트 인장균열의 발생과 성장 및 강 박스, 철근 PS 강선에 발생하는 각 응력의 변화를 분석하였다. 웨브 강재 박스의 거푸집 사용 목적 이외에 웨브 콘크리트와 합성 후 합성단면의 합성작용에 의한 double T-beam의 휨 저항능력의 증가를 수치해석적으로 계산하여 단면 효율성을 검토하였다. 전단거동에서는 복부판 전단응력과 실험 결과를 비교하고 전단류 이론에 의한 최대 전단응력과 실험에서의 전단응력의 최대값을 비교하여 설계의 적용성을 분석․검토 판단하였다영문초록: The steel composite double T-beam is a time-saving and cost-efficient type of bridge by means of placing concrete onto the steel form of the web and upper flange without scaffolding system. In addition to increasing stiffness of composition of steel and web concrete, the type of bridge shows ductility when it fails. Those aspects have an effect on safety increase. The efficient use of prestressing force results in minimization of required steel form area and linear elastic behaviors of steel under service load. This paper develops the process of construction stage and the analysis method to evaluate the interface forces between steel and concrete based on sectional analysis method. In order to investigate flexural behaviors of continuous steel composite double T-beam, two of 12m-long span specimens of double T-beam were made and tested. Overall behaviors of specimens subjected to flexural moment were monitored and measured by one hundred and forty-strain gauges, four LVDT's, one loadcell. The experimental observations on the steel composite double T-beam were compared with the numerical results obtained by sectional analysis method, one and three-dimensional nonlinear finite element analysis considering material nonlinearity. In the numerical analysis, the nonlinear nature of concrete was described based on the three dimensional constitutive model with four-parameter and that of steel was described based on von Mises failure criterion. Comparisons were made in terms of applied load versus displacement curves, applied load versus curvature curves, maximum load-carrying capacities, the change of neutral axis corresponding to different loading levels. The analysis method of flexural shear stress of the steel composite double T-beam was also developed based on shear flow theory counting on the ratio between elastic modulus and shear elastic modulus of steel and concrete is applied. The experimental observations well agrees with those of the numerical analysis
한글초록:본 연구에서는 double T-beam의 시공방법으로써 강재 거푸집을 사용하여 복부 콘크리트를 지지공 없이 타설하여 double T-beam을 시공하고 시공 이후에는 강재 거푸집이 double T-beam과 일체화 되어 하중저항 미케니즘을 형성하는 강합성 double T-beam의 시공에 관한 기술을 개발한다. 이러한 강합성 double T-beam은 기존의 double T-beam이 가지고 있는 장점에 부가적으로 강재의 합성작용을 더하게 되므로 보다 큰 강성을 확보하게 되어 결국 지간장의 확대가 가능하며 큰 연성을 갖는 강재와 합성하게 되므로 연성도 증가에 따른 안전성 확보가 예상되어지는 새로운 교량 형태이다.연구는 우선 강재 거푸집을 이용한 double T-beam의 시공 단계별 순서의 개발을 통하여 가장 효율적이고 공기단축을 이룰 수 있는 방법과 PS강선의 단계별 긴장력 도입을 통하여 강재 거푸집 단면을 최소화함으로써 경제성을 확보 할 수 있는 시공방법을 제시한다. 두 번째로 합성형 단면에서의 강재와 콘크리트의 계면력 해석을 수행하여 본 연구에서의 강재 거푸집과 콘크리트의 완전 부착 조건을 만족시킬 만한 전단 연결재를 결정한다. 또한, 시공단계별 순서에 따라 제작된 공시체의 실험수행과 수치해석에 의한 실험결과 예측 및 두 결과의 비교․분석을 통하여 강합성 double T-beam의 휨거동을 예측한다.공시체 실험에서는 지간 6m의 2경간 연속 강합성 double T-beam을 본 연구에서 개발한 시공방법과 동일한 과정을 적용하여 콘크리트 강도가 각각 와 인 공시체를 각 1개씩 제작하였다. 휨 및 전단거동을 계측하기 위해 처짐 측정을 위한 LVDT, 복부판 전단변형률 측정을 위한 변형률 로젯게이지, 상부 슬래브 철근 변형률 측정을 위한 변형률 게이지를 각각 부착하였다. 실험은 기흥에 소재한 포항산업과학연구원 산하 강구조 연구소 시험실에서 수행하였으며, 재료의 물성값 측정을 위해 콘크리트 압축, 강재인장, 철근인장, PS 강선 인장 실험을 각각 병행하여 수행하였다. 실험은 최대 저항하중 이후의 연화영역에서의 연성정도를 분석하고 혹 발생 가능한 최대하중 이전 영역에서의 로컬 피크에 대처하기 위해 변위 제어로 수행하였다. 실험결과의 예측은 단면해석법을 이용한 비선형 모멘트-곡률 관계 해석법, 보 요소를 사용한 1차원 비선형 유한요소 해석법, 3차원 비선형 유한요소해석법의 세 가지 방법을 이용하여 수행하였다. 단면해석법은 철근, 콘크리트, 강 박스 및 PS 강선으로 구성되는 임의의 합성형 단면에 대하여 구조재료인 콘크리트, 철근, 강재, PS 강선의 재료 비선형성을 고려하는 힘과 모멘트 평형조건을 적용하여 단면 변형률을 계산하고 이 결과에 근거하여 모멘트와 곡률의 관계를 계산하였다. 보요소를 사용한 비선형 유한요소 해석에서는 단면해석법에서와 같이 임의의 합성단면에서 콘크리트, 철근, 강재, PS 강선에 작용하는 각 변형에너지와 외적 작용하중에 의한 에너지를 고려하여 포텐셜 에너지를 구성하고, 보 요소로서 근사화하여 에너지를 최소화함으로서 유한요소 평형방정식을 유도하였다. 3차원 비선형 유한요소해석에서는 콘크리트의 네 계수 파괴포락선에 근거한 3차원 탄-소성 구성모델링을 사용하여 8절점 3차원 육면체요소, 철근과 PS 강선은 Rankine의 파괴규준을 적용하여 2절점 트러스요소, 강재 박스는 von Mises 파괴규준을 사용하여 4절점 쉘요소로서 각각 유한요소 모델링하여 해석을 수행하였다.결과 분석은 휨거동, 전단거동, 복부 콘크리트와 강 박스의 계면거동으로 구성하여 수행하였다. 휨거동에서는 기본적인 하중-처짐의 관계를 분석하고 하중 단계별로 실험체의 중립축 변화를 통해 콘크리트 인장균열의 발생과 성장 및 강 박스, 철근 PS 강선에 발생하는 각 응력의 변화를 분석하였다. 웨브 강재 박스의 거푸집 사용 목적 이외에 웨브 콘크리트와 합성 후 합성단면의 합성작용에 의한 double T-beam의 휨 저항능력의 증가를 수치해석적으로 계산하여 단면 효율성을 검토하였다. 전단거동에서는 복부판 전단응력과 실험 결과를 비교하고 전단류 이론에 의한 최대 전단응력과 실험에서의 전단응력의 최대값을 비교하여 설계의 적용성을 분석․검토 판단하였다영문초록: The steel composite double T-beam is a time-saving and cost-efficient type of bridge by means of placing concrete onto the steel form of the web and upper flange without scaffolding system. In addition to increasing stiffness of composition of steel and web concrete, the type of bridge shows ductility when it fails. Those aspects have an effect on safety increase. The efficient use of prestressing force results in minimization of required steel form area and linear elastic behaviors of steel under service load. This paper develops the process of construction stage and the analysis method to evaluate the interface forces between steel and concrete based on sectional analysis method. In order to investigate flexural behaviors of continuous steel composite double T-beam, two of 12m-long span specimens of double T-beam were made and tested. Overall behaviors of specimens subjected to flexural moment were monitored and measured by one hundred and forty-strain gauges, four LVDT's, one loadcell. The experimental observations on the steel composite double T-beam were compared with the numerical results obtained by sectional analysis method, one and three-dimensional nonlinear finite element analysis considering material nonlinearity. In the numerical analysis, the nonlinear nature of concrete was described based on the three dimensional constitutive model with four-parameter and that of steel was described based on von Mises failure criterion. Comparisons were made in terms of applied load versus displacement curves, applied load versus curvature curves, maximum load-carrying capacities, the change of neutral axis corresponding to different loading levels. The analysis method of flexural shear stress of the steel composite double T-beam was also developed based on shear flow theory counting on the ratio between elastic modulus and shear elastic modulus of steel and concrete is applied. The experimental observations well agrees with those of the numerical analysis
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.