철근콘크리트 출현에 이어 부재 단면을 최소화하기 위해 강재와의 합성에 의한 강합성 부재가 출현하고, 현재에 이르러는 강합성 부재의 단점인 단부의 과도한 휨내력을 저감시켜 큰 강성을 확보하고저 하는 연구가 추진되고 있다. 그 대표적인 예가 기존의 PC부재 내에 I형강을 합성신 사례와 대표적인 PC부재의 외부긴장 보강 공법으로서, 기존 부재에 추가외력을 PS강선으로 도입하여 구조성능을 향상시켜 원활한 구조거동을 확보한 다양한 기술이 개발되고 있다. 강재와 철근콘크리트를 합성시킨 강합성 ...
철근콘크리트 출현에 이어 부재 단면을 최소화하기 위해 강재와의 합성에 의한 강합성 부재가 출현하고, 현재에 이르러는 강합성 부재의 단점인 단부의 과도한 휨내력을 저감시켜 큰 강성을 확보하고저 하는 연구가 추진되고 있다. 그 대표적인 예가 기존의 PC부재 내에 I형강을 합성신 사례와 대표적인 PC부재의 외부긴장 보강 공법으로서, 기존 부재에 추가외력을 PS강선으로 도입하여 구조성능을 향상시켜 원활한 구조거동을 확보한 다양한 기술이 개발되고 있다. 강재와 철근콘크리트를 합성시킨 강합성 라멘교는 외력에 의해 상부구조 단부와 하부 기초부에 과도한 휨모멘트가 발생하고, 그로 인해 하부구조의 단면이 확대되고 교량 기초의 치수가 증가하는 현상이 나타나고 있다. 이는 부정정 구조시스템을 갖는 라멘구조의 특성으로서, 상부구조의 단부에 나타나는 과다한 휨내력을 저감시켜 단면의 감소효과 뿐만 아니라 균열발생을 억제시켜 원활한 구조적 거동을 확보할 필요성이 대두되고 있다. 따라서, 강합성 라멘교의 거더 단부측 상부플랜지에 PS 강봉을 사용하여 부분 수평긴장력을 도입하여 교대부에서 추가적인 모멘트하중을 발생시킴으로서 교대부측에서 발생되는 부모멘트를 감소시키고, 중앙부에서 발생되는 정모멘트를 감소시켜, 추가적 도입에 따른 휨내력의 증가로 보다 원활한 구조 거동을 기대할 수 있다.
따라서 본 연구에서는 기존의 강합성 라멘교를 대상으로 거더의 단부 상부플랜지에 수평긴장력을 도입한 강합성 라멘교에 대해 구조거동을 파악하고 구조성능을 비교, 분석하였다. 이를 위해 기존의 강합성 라멘 구조체를 기준실험체로 제작하고, 단부 상부플랜지에 수평긴장력을 도입한 실험체를 제작하여 정적 휨실험을 실시하였으며, 그 분석결과와 및 구조해석 결과로부터 구조성능을 비교 분석하였다. 그 결과로부터, 교량 단부 상부플랜지에 PS 강봉을 긴장하여 수평긴장력을 도입하고, 12시간 경과 후의 강봉의 릴랙세이션을 측정한 결과, 릴렉세이션은 미미한 것으로 나타나고 있으나 제작, 긴장작업시 불확실성을 감안할 때, 약 10% 정도의 긴장력 할증이 바람직하다고 사료된다. 그리고 수평긴장력을 도입한 대상 실험체의 구조적 거동을 살펴보면, PS 강봉 긴장에 따른 외부 구속력의 증가로 인해 상부플랜지의 변형률이 감소하는 결과를 초래하였으며, 그에 따른 부재의 처짐도 감소하는 것으로 나타났다. 한편, 대상 실험체에 대한 구조해석을 실시한 해석치와 실험치를 비교한 결과, 그 차이는 약 10% 미만으로 나타나고 있어, 대상 구조체의 해석시 모텔링의 신뢰성이 확보되어 추후 강합성 라멘 교량의 구조해석에 적절하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 이로서 대상 강합성 라멘교의 수평긴장력의 도입에 따른 변형 감소효과로 강성의 증진을 기대할 수 있으며, 처짐의 감소에 따른 원활한 구조거동 증진효과를 기대할 수 있었다. 따라서 외부 긴장도입에 따른 강합성 라멘교의 형고의 감소뿐만 아니라 장지간화 및 단면 축소가 가능하여 경제성 측면에서도 그 효과가 클 것으로 사료된다.
철근콘크리트 출현에 이어 부재 단면을 최소화하기 위해 강재와의 합성에 의한 강합성 부재가 출현하고, 현재에 이르러는 강합성 부재의 단점인 단부의 과도한 휨내력을 저감시켜 큰 강성을 확보하고저 하는 연구가 추진되고 있다. 그 대표적인 예가 기존의 PC부재 내에 I형강을 합성신 사례와 대표적인 PC부재의 외부긴장 보강 공법으로서, 기존 부재에 추가외력을 PS 강선으로 도입하여 구조성능을 향상시켜 원활한 구조거동을 확보한 다양한 기술이 개발되고 있다. 강재와 철근콘크리트를 합성시킨 강합성 라멘교는 외력에 의해 상부구조 단부와 하부 기초부에 과도한 휨모멘트가 발생하고, 그로 인해 하부구조의 단면이 확대되고 교량 기초의 치수가 증가하는 현상이 나타나고 있다. 이는 부정정 구조시스템을 갖는 라멘구조의 특성으로서, 상부구조의 단부에 나타나는 과다한 휨내력을 저감시켜 단면의 감소효과 뿐만 아니라 균열발생을 억제시켜 원활한 구조적 거동을 확보할 필요성이 대두되고 있다. 따라서, 강합성 라멘교의 거더 단부측 상부플랜지에 PS 강봉을 사용하여 부분 수평긴장력을 도입하여 교대부에서 추가적인 모멘트하중을 발생시킴으로서 교대부측에서 발생되는 부모멘트를 감소시키고, 중앙부에서 발생되는 정모멘트를 감소시켜, 추가적 도입에 따른 휨내력의 증가로 보다 원활한 구조 거동을 기대할 수 있다.
따라서 본 연구에서는 기존의 강합성 라멘교를 대상으로 거더의 단부 상부플랜지에 수평긴장력을 도입한 강합성 라멘교에 대해 구조거동을 파악하고 구조성능을 비교, 분석하였다. 이를 위해 기존의 강합성 라멘 구조체를 기준실험체로 제작하고, 단부 상부플랜지에 수평긴장력을 도입한 실험체를 제작하여 정적 휨실험을 실시하였으며, 그 분석결과와 및 구조해석 결과로부터 구조성능을 비교 분석하였다. 그 결과로부터, 교량 단부 상부플랜지에 PS 강봉을 긴장하여 수평긴장력을 도입하고, 12시간 경과 후의 강봉의 릴랙세이션을 측정한 결과, 릴렉세이션은 미미한 것으로 나타나고 있으나 제작, 긴장작업시 불확실성을 감안할 때, 약 10% 정도의 긴장력 할증이 바람직하다고 사료된다. 그리고 수평긴장력을 도입한 대상 실험체의 구조적 거동을 살펴보면, PS 강봉 긴장에 따른 외부 구속력의 증가로 인해 상부플랜지의 변형률이 감소하는 결과를 초래하였으며, 그에 따른 부재의 처짐도 감소하는 것으로 나타났다. 한편, 대상 실험체에 대한 구조해석을 실시한 해석치와 실험치를 비교한 결과, 그 차이는 약 10% 미만으로 나타나고 있어, 대상 구조체의 해석시 모텔링의 신뢰성이 확보되어 추후 강합성 라멘 교량의 구조해석에 적절하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 이로서 대상 강합성 라멘교의 수평긴장력의 도입에 따른 변형 감소효과로 강성의 증진을 기대할 수 있으며, 처짐의 감소에 따른 원활한 구조거동 증진효과를 기대할 수 있었다. 따라서 외부 긴장도입에 따른 강합성 라멘교의 형고의 감소뿐만 아니라 장지간화 및 단면 축소가 가능하여 경제성 측면에서도 그 효과가 클 것으로 사료된다.
After the invention of reinforced concretes, composite methods that minimize the section of beams through integrating steels have also been introduced; there has been strong research interests to develop a method that can correct for flexural behavior at the bottom, which appears due to the reinforc...
After the invention of reinforced concretes, composite methods that minimize the section of beams through integrating steels have also been introduced; there has been strong research interests to develop a method that can correct for flexural behavior at the bottom, which appears due to the reinforcement of beams, to ensure maximized stability. For an example, there are various new methods being developed, such as I beam being integrated into PC members, or introducing external force through PS steel lines to enhance structural functionality in order to ensure stable structural behavior, which is the most common external prestressing strengthening methods. In a steel-concrete composite rahmen bridge which combines steel and reinforced concrete, excessive flexural moments at the end of superstructure and at the foundations of the lower structure are observed due to external forces, resulting in increased measurements of the structural foundation. This is characteristic to Rahmen structure that has indeterminacy structural system; there is a need to ensure effective structural behavior that can prevent cracking and suppress excessive flexural behavior at the end. Hence, introducing horizontal prestresses to the upper flange of the steel girder at the end of the steel composite Rahmen structure by using PS steel bar enables additional moment loads at the abutment, decreasing negative moment at the abutment axis and increasing positive moment at the center; the additional factors are expected to increase the bending structure, resulting in flexible structural behavior. Hence in this research, the structural behavior and functionality were analyzed and compared between steel-composite Rahmen bridge with horizontal prestresses on the upper flange of the steel girder and standard steel-composite Rahmen bridge. A test structure with standard Rahmen structure was designed as the control, and the test object with horizontal prestress on the end of upper flange was built to undergo static flexural behavior test. Structural functionality from the results of this test and structural analysis were compared and discussed. Despite the insignificant relaxation of the PS steel bar measured 12 hours after the application of horizontal tensile stressor, about 10% of premium in tensile force is implied considering the uncertainty of tensile work and production. The structural behavior pattern of the test object with horizontal tensile stress demonstrated decreased strains on the upper flange due to PS steel bar tension increasing external confining stresses, which also decreased deflection of the beams. The structural analysis of the test objects revealed less than 10% differences between the analysis result and test result, confirming the credibility of analysis modeling for the test object, suggesting future uses for further structural analysis of steel composite Rahmen bridges. As results, an increase in structural strength due to decreased displacement, and enhanced structural behavior due to decreased deflection are expected when horizontal tensile stressor is applied on steel-composite Rahmen bridges. Moreover, the introduction of external tensile stress could not only decrease Girder depth but also enable long-term life as well as decrease the end space, which are likely to improve financial costs.
After the invention of reinforced concretes, composite methods that minimize the section of beams through integrating steels have also been introduced; there has been strong research interests to develop a method that can correct for flexural behavior at the bottom, which appears due to the reinforcement of beams, to ensure maximized stability. For an example, there are various new methods being developed, such as I beam being integrated into PC members, or introducing external force through PS steel lines to enhance structural functionality in order to ensure stable structural behavior, which is the most common external prestressing strengthening methods. In a steel-concrete composite rahmen bridge which combines steel and reinforced concrete, excessive flexural moments at the end of superstructure and at the foundations of the lower structure are observed due to external forces, resulting in increased measurements of the structural foundation. This is characteristic to Rahmen structure that has indeterminacy structural system; there is a need to ensure effective structural behavior that can prevent cracking and suppress excessive flexural behavior at the end. Hence, introducing horizontal prestresses to the upper flange of the steel girder at the end of the steel composite Rahmen structure by using PS steel bar enables additional moment loads at the abutment, decreasing negative moment at the abutment axis and increasing positive moment at the center; the additional factors are expected to increase the bending structure, resulting in flexible structural behavior. Hence in this research, the structural behavior and functionality were analyzed and compared between steel-composite Rahmen bridge with horizontal prestresses on the upper flange of the steel girder and standard steel-composite Rahmen bridge. A test structure with standard Rahmen structure was designed as the control, and the test object with horizontal prestress on the end of upper flange was built to undergo static flexural behavior test. Structural functionality from the results of this test and structural analysis were compared and discussed. Despite the insignificant relaxation of the PS steel bar measured 12 hours after the application of horizontal tensile stressor, about 10% of premium in tensile force is implied considering the uncertainty of tensile work and production. The structural behavior pattern of the test object with horizontal tensile stress demonstrated decreased strains on the upper flange due to PS steel bar tension increasing external confining stresses, which also decreased deflection of the beams. The structural analysis of the test objects revealed less than 10% differences between the analysis result and test result, confirming the credibility of analysis modeling for the test object, suggesting future uses for further structural analysis of steel composite Rahmen bridges. As results, an increase in structural strength due to decreased displacement, and enhanced structural behavior due to decreased deflection are expected when horizontal tensile stressor is applied on steel-composite Rahmen bridges. Moreover, the introduction of external tensile stress could not only decrease Girder depth but also enable long-term life as well as decrease the end space, which are likely to improve financial costs.
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