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IPC 거더를 이용한 장지간 철도교 설계에 관한 연구
Development of Long-Span Railway Bridges Design Using IPC Girder 원문보기

구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection, v.7 no.4 = no.26, 2003년, pp.149 - 158  

장원석 (도화종합기술공사) ,  박준명 (성균관대학교 토목환경공학과) ,  박선규 (성균관대학교 토목환경공학과)

초록
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기존의 프리스트레스 콘크리트 거더의 설계개념은 초기에 긴장된 강선의 긴장력으로 초기상태에서의 응력과 사용상태에서의 응력이 허용한계내에 들도록 설계하여 왔다. 이러한 설계방법은 거더의 단면이 커지는 단점이 있다. 본 연구에서는 철도하중을 받는 교량에 대하여 강선의 긴장력을 단계적으로 증가시키는 프리스트레스 콘크리트 설계이론을 제안하여 거더의 단면을 감소시켜 설계의 간편성과 시공성 및 경제성을 확보하고자 하였다. 그리고 제안된 설계방법을 적용하여 기존의 철도교보다 거더의 단면을 감소시켜 장지간의 교량을 설계하였으며 긴장재를 연속적으로 배치하여 IPC교량의 연속화를 제안하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is customary that tendons and sectional dimensions are calibrated and tendon forces are applied at once at the initial stage to keep the subsequent stresses occuring at different loading stages within the allowable stresse in prestressed concrete (PSC) bridge design. However, this traditional ten...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 IPC 거더 설계법을 이용하여 단순교, 연속교 형식의 철도교를 설계하였다. 개선된 설계법에 의한 교량은 현재 설계, 시공되고 있는 철도교보다 낮은 형고로 지간을 연장화 할 수 있다.
  • 시공된 철도교에 처짐이나 균열이 심각하게 우려되어서 보수․보강해야하는 경우에도 강선을 재긴장 해주면 간단히 문제를 해결 할 수 있다. 본 논문은 철도교량의 설계에 있어 개선된 PSC 거더의 설계방법 및 시공을 고려한 연속화 방법을 제시하였다.
  • 본 연구에서는 기존의 PSC 거더 설계법을 개선하여 시공단계에 따른 최적화된 긴장력을 도입하였다. 거더자체를 몇 개의 분할된 부재로 제작하여 이를 현장에서 1차 긴장력 도입에 의해 일체화시킨다.
  • 본 연구에서는 이음부와 정-부모멘트 슬래브구간을 동시에 타설하는 방식으로 하였다.
  • 본 연구에서는 효율적인 PSC 철도교 설계방법을 제시함으로써 경제적인 철도교 설계․시공방법을 제안하였다.
  • 이를 최소화하기 위하여 연속강선을 배치하여 긴장하거나 현장 타설 콘크리트보다 강도가 강한 재료로 이음부를 채운다. 부모멘트를 감소시키기 위하여 본 연구에서는 이음부 콘크리트의 강도변화 그리고 변곡점의 위치를 최적화시켜 연속강선의 긴장력으로 중앙 지점부의 압축력을 증가시키는 방법을 추가하였다. Fig.
  • 1) 허용응력 설계법에 의한 기존의 PSC 거더 설계방법은 단 1회에 걸쳐 프리스트레스를 도입하여 전 설계하중에 저항할 수 있도록 하였으나, 이러한 방법은 지간이 길어질수록 단면의 높이를 증가시켜야 하는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 본 연구에서는 허용응력 설계 개념을 기반으로 시공 단계에 따른 다단계 프리스트레스를 도입함으로써 지간을 크게하면서도 단면의 높이를 감소시키고 휨성능을 향상시키는 설계방법을 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
IPC 거더의 설계 특징은 무엇인가? 그러나, 본 연구에 의한 Incrementally Prestressed Concrete(IPC)거더를 이용할 경우, 기존의 PSC I형 거더보다 낮은 형고를 갖으면서도 지간길이가 연장된 철도교량을 설계할 수 있다. IPC 거더는 거더의 단면 특성을 변화시키고, 고강도 콘크리트를 사용하며 긴장재 및 부재의 배치방식을 개선하여 지간길이를 철도교의 경우 40 m까지 연장할 수 있도록 설계된다. 또한 IPC 거더는 재래식 PSC I형 거더가 지니는 설계의 간편성과 시공성 및 경제성을 모두 확보할수 있다.
철도교량을 건설할 때, IPC거더를 이용하면 PSC I형과 어떻게 다르게 설계가능한가? 현재 25m 지간을 갖는 PSC I형 거더를 이용한 철도교량이 건설되고 있다. 그러나, 본 연구에 의한 Incrementally Prestressed Concrete(IPC)거더를 이용할 경우, 기존의 PSC I형 거더보다 낮은 형고를 갖으면서도 지간길이가 연장된 철도교량을 설계할 수 있다. IPC 거더는 거더의 단면 특성을 변화시키고, 고강도 콘크리트를 사용하며 긴장재 및 부재의 배치방식을 개선하여 지간길이를 철도교의 경우 40 m까지 연장할 수 있도록 설계된다.
IPC 거더 설계에 있어 1차 긴장력은 어느 크기만큼 도입하면 되는가? 거더자체를 몇 개의 분할된 부재로 제작하여 이를 현장에서 1차 긴장력 도입에 의해 일체화시킨다. 1차 긴장력은 거더 및 바닥판의 자중만을 지지할 수 있는 크기만큼 도입하면 되므로, 부재의 단면의 높이를 낮출 수 있다. 바닥판 타설 직후 가해지는 2차 긴장력은 교면사하중 및 활하중 일부에 저항할 수 있는 프리스트레스를 도입하는데 기여한다.
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