[논문]외부 포스트텐션 보강공법의 개발 및 평가

임재형; 문정호

doi:10.11112/jksmi.2008.12.5.91

문제 정의

본 연구는 그 첫 번째 연구로써 프리스트레스가 인접부재에 미치는 영향을 최소화 할 수 있는 Bow 공법에 대하여 기술하고, Bow 공법의 효과를 실험과 해석으로 평가하는 것이 연구의 목적이다.
본 연구에서는 Bow 공법을 중심으로 보강공법의 효과 및 그 영향을 검증하고, 체계적인 설계법에 활용할 수 있는 자료를 제시하기 위한 일련의 연구를 수행하였다. 본 연구는 그 첫 번째 연구로써 프리스트레스가 인접부재에 미치는 영향을 최소화 할 수 있는 Bow 공법에 대하여 기술하고, Bow 공법의 효과를 실험과 해석으로 평가하는 것이 연구의 목적이다.
포스트텐션 보강공법에서 발생할 수 있는 보강에 의한 인장구간에서의 균열발생과 같은 문제점을 실험을 통하여 확인하기로 하였다. 실험은 Fig.

가설 설정

3(a)의 단순지지 부재는 보강부재의 압축변형에 의하여 변형이 발생하거나, Fig. 3(b)의 연속지지 부재의 단부에서는 인장변형에 의한 균열을 발생시킬 가능성이 있다. 또한 이 부위는 모멘트 및 전단력이 크게 작용하는 위치이므로, 보강 전에 이미 보강을 필요로 하는 부분일 가능성이 높은 위치이다.

제안 방법

Fig. 5(a)에서와 같이 슬래브의 하단에서 6-015.2 긴장재를 사용하여 960kN 의 긴 장력이 작용하도록 하였다. B-ST 실험체는 경간이 5.
12는 구조해석을 위하여 모델링한 구조물의 상태를 나타내고 있다. 구조해석 프로그램은 MIDAS/ GEN이며, 철근 콘크리트 부분을 입체요소(solid element)로 모델링하였고, 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법으로 보강되는 경우에는 긴장재를 보요소(beam element)로 모델링하였다. 그리고 Bow 공법으로 보강되는 경우에는 보강되는 보에 긴장력에 의한 압축력이 작용하지 않으므로 절점 하중을 산정하여 작용하게 하였다.
구조해석을 실시한 후, 해석결과는 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법과 Bow 공법에 의해 보강되었을 경우에 대한 차이를 분석(보강 부재에서 인장력이 발생하는 부분의 응력 변화 및 보강되지 않은 인접부재에서의 응력 변화 분석)하였다.
그러나 프리스트레스로인한 압축력은 인접부재에 변형을 유발하여 슬래브 등에 균열을 발생시킬 가능성이 있어 주의를 요하게 된다. 그러나 본 연구에서는 보강을 위한 프리스트레스가 인접부재에 미치는 영향을 최소화 할 수 있는 새로운 외부 포스트텐션 공법(이하 Bow 공법1) 이라고함)을 개발 하였다. Bow 공법은 프리스트레스에 의하여 발생된 압축력이 보강부재에 전달되지 않고, 보강하는 시스템 내에서 흡수될 수 있도록 압축재를 사용하는 공법이다.
구조해석 프로그램은 MIDAS/ GEN이며, 철근 콘크리트 부분을 입체요소(solid element)로 모델링하였고, 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법으로 보강되는 경우에는 긴장재를 보요소(beam element)로 모델링하였다. 그리고 Bow 공법으로 보강되는 경우에는 보강되는 보에 긴장력에 의한 압축력이 작용하지 않으므로 절점 하중을 산정하여 작용하게 하였다. 긴장재의 정착 부에서 국부적인 응력 집중현상이 발생될 것을 예측하여 보 전체 단면에 균등한 긴장력이 작용하도록 모델링하였다.
그리고 Bow 공법으로 보강되는 경우에는 보강되는 보에 긴장력에 의한 압축력이 작용하지 않으므로 절점 하중을 산정하여 작용하게 하였다. 긴장재의 정착 부에서 국부적인 응력 집중현상이 발생될 것을 예측하여 보 전체 단면에 균등한 긴장력이 작용하도록 모델링하였다.
실험체에는 긴장재에 의하여 긴장력 만이 작용하도록 하였으며, 균열의 발생여부는 보강된 부재단부 인장력 발생구간에서의 콘크리트 인장변형률의 측정과육안으로 확인하는 것으로 하였다. 균열이 발생할 때의 인장응력과 인장변형률은 콘크리트구조 설계기준 2), 3)과 콘크리트의 재료시험 결과에 의하여 다음과 같이 산정하였다.
외부 포스트텐션 보강공법은 손상된 부재를 보강하는 과정에서 손상되지 않은 부재에도 새로운 구조적인 손상을 발생시킬 가능성이 있으므로, Fig. 9와 같은 Bow 공법을 개발하였다. Bow 공법은 긴장재 정착 단을 보강하는 부재에 고정시키지 않고, 압축력을 흡수하는 압축재에 정착하였으며, 긴장력에 의하여 발생하는 반력을 지지용 새들이 지지할 수 있도록 하였다.
해석에서는 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 공법과 Bow 공법으로 보강하였을 경우에 ① 보강부재에서 인장력이 발생하는 부분의 응력 변화의 분석, ② 인접부재에서의 응력 변화를 분석하는 것으로 하였다.

대상 데이터

5 에 나타낸 바와 같이 슬래브 실험체(S-ST) 와 보 실험체(B-ST)를 제작하여 수행하였다. S-ST는 경간이 3.5m이고, 슬래브의 두께가 120mm인 실제 크기의 슬래브 실험체이다. Fig.
해석은 동일한 조건의 구조물에 대하여 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 공법으로 보강된 경우와 Bow 공법에 의하여 보강된 경우의 구조물을 대상으로 하였다. 그리고 사무실 용도의 건물로서 구조적인 문제가 발생된 건물을 대상으로 하였다.
확인하기로 하였다. 실험은 Fig. 4 및 Fig. 5 에 나타낸 바와 같이 슬래브 실험체(S-ST) 와 보 실험체(B-ST)를 제작하여 수행하였다. S-ST는 경간이 3.
2 긴장재를 사용하여 800kN의 긴장력이 작용하도록 하였다. 실험체에 사용된 콘크리트의 압축강도는 28MPa, 철근의 항복강도는 400MPa이다.
해석대상 구조물은 Table 1과 Fig. 11에 나타낸 바와 같이 7x8m 모듈의 평면으로 구성된 사무실 용도의 건물에서 보를 선정하였다. 보강되는 보의 크기는 350x 650mm이다.
해석은 동일한 조건의 구조물에 대하여 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 공법으로 보강된 경우와 Bow 공법에 의하여 보강된 경우의 구조물을 대상으로 하였다. 그리고 사무실 용도의 건물로서 구조적인 문제가 발생된 건물을 대상으로 하였다.
해석적 연구는 실험체 제작을 위하여 선정한 실제 구조물을 대상으로 하였으며 해석대상은 연속보로 하였다. 해석은 동일한 조건의 구조물에 대하여 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 공법으로 보강된 경우와 Bow 공법에 의하여 보강된 경우의 구조물을 대상으로 하였다.

이론/모형

콘크리트의 강도는 실험체와 동일한 28MPa 이고, 보강공법은 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법과 Bow 공법으로 하였다. 사무소 용도의 하중은 고정하중 4.

성능/효과

1) 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법에서 나타날 수 있는 문제, 즉 인장 구간에서의 균열발생 가능성을 확인하는 실험 중에서 보 실험체(B-ST)는 균열발생 가능성에 대해서 확인할 수 없었으나, 슬래브 실험체(S-ST)에서는 확인할 수 있었다.
2) 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법과 Bow 공법에서 긴장력의 도입으로 인접 부재에도 구조적인 영향을 미치는지 확인하기 위한 구조해석 결과, 압축력 흡수장치를 사용하지 않은프리스트레스 보강공법에서는 상부 기둥 및 인접 부재에 모두 구조적인 영향(콘크리트의 균열 응력을 초과하는 인장응력이 발생됨)을 미치고 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 Bow 공법으로 보강된 경우에는 기둥 및 인접부재 모두에서 압축응력의 상태를 나타내고 있음을 알 수 있었다.
3) 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법으로 보강하였을 경우에 보강되는 부재의 인장응력이 발생하는 부분에서 콘크리트의 균열 응력을 초과하는 인장응력이 발생되고 있었다. 그러나 Bow 공법으로 보강하였을 경우에는 균열응력을
따라서 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법으로 보강하는 경우에는 기등에서 균열이 발생할 수 있을 정도의 인장응력이 발생하는 것으로 나타났으나, 인접부재인 보에서는 균열이 발생하지 않을 정도의 인장응력이 발생하는 것으로 나타났으며, Bow 공법으로 보강하는 경우에는 기둥 및 인접 부재에는 프리스트레싱에 의한 영향이 없는 것으로 나타났다.
그러나 Bow 공법으로 보강하는 경우에는 미소한 압축응력이 발생하고 있었다. 따라서 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법으로 보강할 때 인장 응력이 발생하는 구간에서 균열이 발생됨을 확인할 수 있었으나, Bow 공법으로 보강하였을 경우에는 콘크리트의 균열 응력을 초과하지 않으므로 균열이 발생하지 않음을 알 수 있었다.
23배 높은 것으로 나타났다. 또한 인접부재인 보 단부(A부분) 에서는 콘크리트 균열응력의 약 30% 정도 값에 도달되어 있는 것으로 나타났다. 그러나 Bow 공법으로 보강된 경우에는 기둥 및 인접부재 모두에서 미소한 압축응력의 상태를 나타내고 있음을 알 수 있었다.
또한 압축력을 흡수하는 압축재에는 슬롯을 형성하고, 고정용 앵커로 슬래브에 고정하여 압축력이 보강하는 부재에 전달되지 않도록 하였다. 이상과 같이 보강하면 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강 방법과 동일한 효과를 발휘할 수 있으며, 보강 부재에는 압축력이 발생하지 않는다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 외부 포스트텐션 보강공법의 개발 및 평가
Evaluation & Development of Strengthening Method by External Post-tension 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (4)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 외부 포스트텐션 보강공법의 개발 및 평가 Evaluation & Development of Strengthening Method by External Post-tension 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (4)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

문정호 (41)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 외부 포스트텐션 보강공법의 개발 및 평가
Evaluation & Development of Strengthening Method by External Post-tension 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper