스트레스 리본 보도교는 특정한 새그을 갖는 지지 케이블에 교량 길이에 비하여 단면 두께가 아주 작은 Deck을 설치하고 프리스트레스를 도입함으로써 발생되는 긴장된 바닥판의 축력으로 외력의 대부분을 저항하는 구조물이다. 일반 구조물 설계와 달리 스트레스 리본 보도교의 설계는 Deck 단면의 가정 이외에도 지지 및 긴장 케이블량과 긴장 케이블 긴장력을 가정하여야 하기 때문에 보다 많은 반복과정이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 반복과정을 최소한으로 줄이고자 지지 및 긴장 케이블량과 긴장력을 합리적으로 가정할 수 있는 회귀분석식이 새그비 1/30, 1/40, 그리고 1/50를 갖는 교량길이 80m에 대하여 제안되었다.
스트레스 리본 보도교는 특정한 새그을 갖는 지지 케이블에 교량 길이에 비하여 단면 두께가 아주 작은 Deck을 설치하고 프리스트레스를 도입함으로써 발생되는 긴장된 바닥판의 축력으로 외력의 대부분을 저항하는 구조물이다. 일반 구조물 설계와 달리 스트레스 리본 보도교의 설계는 Deck 단면의 가정 이외에도 지지 및 긴장 케이블량과 긴장 케이블 긴장력을 가정하여야 하기 때문에 보다 많은 반복과정이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 반복과정을 최소한으로 줄이고자 지지 및 긴장 케이블량과 긴장력을 합리적으로 가정할 수 있는 회귀분석식이 새그비 1/30, 1/40, 그리고 1/50를 갖는 교량길이 80m에 대하여 제안되었다.
A stress ribbon pedestrian bridge is the structure in which the axial force of prestressed deck, which is developed by introducing prestressed force into the thin deck with the very low value of span to deck-depth ratio which is installed on bearing cables with the specified sag, resists most of ext...
A stress ribbon pedestrian bridge is the structure in which the axial force of prestressed deck, which is developed by introducing prestressed force into the thin deck with the very low value of span to deck-depth ratio which is installed on bearing cables with the specified sag, resists most of external loadings. Since the design of stress ribbon pedestrian bridges should be conducted by assuming the cross-section of deck, the area of bearing cables and post-tensioning cables, and the prestressed force of post-tensioning cables, it requires much more iterative processes than the design of general bridges. In this research, to minimize such iteration processes, regression equations which can reasonably assume the area of bearing cables and post-tensioning cables, and the prestressed force of post-tensioning cables, are suggested for the bridge length of 80m with the sag-span ratios of 1/30, 1/40, and 1/50.
A stress ribbon pedestrian bridge is the structure in which the axial force of prestressed deck, which is developed by introducing prestressed force into the thin deck with the very low value of span to deck-depth ratio which is installed on bearing cables with the specified sag, resists most of external loadings. Since the design of stress ribbon pedestrian bridges should be conducted by assuming the cross-section of deck, the area of bearing cables and post-tensioning cables, and the prestressed force of post-tensioning cables, it requires much more iterative processes than the design of general bridges. In this research, to minimize such iteration processes, regression equations which can reasonably assume the area of bearing cables and post-tensioning cables, and the prestressed force of post-tensioning cables, are suggested for the bridge length of 80m with the sag-span ratios of 1/30, 1/40, and 1/50.
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문제 정의
그러나 다양한 설계 변수를 합리적으로 가정할 수 있는 설계절차에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 설계과정에서 발생하는 반복과정을 줄이고 효율적으로 설계를 수행할 수 있도록 설계 가이드라인을 제안하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 많은 반복과정 없이 적절한 σcI, fD, 그리고 fP를 가정할 수 있도록 합리적인 설계절차를 제시하고자 한다.
제안 방법
3에 나타나 있는 단면을 갖는 80m 길이의 스트레스 리본 보도교에 대한 설계를 수행하였다. 보도교에 적용된 새그비(f/L)는 1/30, 1/40, 그리고 1/50이며 PC조상판교설계시공규준에 제시된 해석모델을 이용하여 설계를 수행하였다.
일반 구조물 설계와 달리 스트레스 리본 보도교의 설계는 Deck 단면의 가정 이외에도 지지 및 긴장 케이블량과 긴장 케이블 긴장력을 가정하여야 하기 때문에 보다 많은 반복과정이 발생한다. 본 연구에서는 이러한 반복과정을 최소한으로 줄이고자 지지 및 긴장 케이블량과 긴 장력을 합리적으로 가정할 수 있는 회귀분석식이 새그비 1/30, 1/40, 그리고 1/50를 갖는 교량길이 80m에 대하여 결정되었고 이를 이용한 설계절차가 제시되었다. 설계 예를 통하여 제시된 설계절차가 설계변수를 합리적으로 결정하는데 효과적인 것으로 판명되었다.
12에 나타나 있으며 해석방법은 PC조상판교설계시공규준에 제시된 해석 모델을 이용하였다. 설계 새그비는 1/35이며 PC구조로 설계하기 위하여 인장응력이 발생하지 않도록 0.0MPa의 최대상연응력을 목표로 하였다. Table 2에는 Fig.
따라서 # 만족하기 위해서는 가정하는 fD에 적절한 fP를 사용하여야 한다. 설계과정에서 설계자가 조정할 수 있는 설계 변수인 fD의 변화에 따른 fP, 상연응력, 그리고 새그의 변화를 조사하기 위하여 Fig. 3에 나타나 있는 단면을 갖는 80m 길이의 스트레스 리본 보도교에 대한 설계를 수행하였다. 보도교에 적용된 새그비(f/L)는 1/30, 1/40, 그리고 1/50이며 PC조상판교설계시공규준에 제시된 해석모델을 이용하여 설계를 수행하였다.
앞 절에서 fD 변화에 따라 #를 만족하도록 fP를 결정하면서 fD 변화에 따른 최대 도심응력 σcM(사용하중 조합 12), 초기 도심응력 σcI(사용하중조합 2), 그리고 fP(사용하중조합 2)의 변화를 조사하였다.
위의 설계절차를 이용하여 단경간 80m 스트레스 리본 보도교 설계를 수행하였다. 설계 대상 교량의 제원과 단면형상은 Fig.
대상 데이터
본 연구에 사용된 Deck 단면은 Fig. 3에 나타나 있고 이 단면은 d가 18cm인 전형적인 스트레스 리본 보도교 단면이다. 일반적으로 스트레스 리본 보도교의 단면높이 d는 교량길이에 상관없이 20cm 내외이다.
이론/모형
위의 설계절차를 이용하여 단경간 80m 스트레스 리본 보도교 설계를 수행하였다. 설계 대상 교량의 제원과 단면형상은 Fig. 11과 Fig. 12에 나타나 있으며 해석방법은 PC조상판교설계시공규준에 제시된 해석 모델을 이용하였다. 설계 새그비는 1/35이며 PC구조로 설계하기 위하여 인장응력이 발생하지 않도록 0.
성능/효과
일반적으로 스트레스 리본 보도교의 단면높이 d는 교량길이에 상관없이 20cm 내외이다. 따라서 본 연구에 사용된 Deck 단면과 다른 단면을 사용하여 설계를 수행하는 경우에 단면 변화에 따른 축력의 변화가 크지 않을 것으로 판단된다. σcM은 P/A로 정의되므로 단면 변화로 인한 P의 변화를 무시한다면 본 연구에 사용된 것과 다른 단면의 #은 Fig.
42MPa로 나타나 목표로 하는 PC구조가 달성되었음을 파악할 수 있다. 또한 극한한계상태도 충분한 안전율을 갖고 있어 반복과정 없이 효율적으로 사용한계상태와 극한한계상태를 만족하는 설계가 가능하였다.
본 연구에서는 이러한 반복과정을 최소한으로 줄이고자 지지 및 긴장 케이블량과 긴 장력을 합리적으로 가정할 수 있는 회귀분석식이 새그비 1/30, 1/40, 그리고 1/50를 갖는 교량길이 80m에 대하여 결정되었고 이를 이용한 설계절차가 제시되었다. 설계 예를 통하여 제시된 설계절차가 설계변수를 합리적으로 결정하는데 효과적인 것으로 판명되었다. 교량 길이에 상관없이 합리적으로 설계변수를 결정할 수 있도록 보다 다양한 교량 길이에 대하여 설계절차를 확장하는 추가적인 연구가 수행될 예정이다.
후속연구
설계 예를 통하여 제시된 설계절차가 설계변수를 합리적으로 결정하는데 효과적인 것으로 판명되었다. 교량 길이에 상관없이 합리적으로 설계변수를 결정할 수 있도록 보다 다양한 교량 길이에 대하여 설계절차를 확장하는 추가적인 연구가 수행될 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스트레스 리본 보도교이란 무엇인가?
스트레스 리본 보도교는 특정한 새그을 갖는 지지 케이블에 교량 길이에 비하여 단면 두께가 아주 작은 Deck을 설치하고 프리스트레스를 도입함으로써 발생되는 긴장된 바닥판의 축력으로 외력의 대부분을 저항하는 구조물이다. 일반 구조물 설계와 달리 스트레스 리본 보도교의 설계는 Deck 단면의 가정 이외에도 지지 및 긴장 케이블량과 긴장 케이블 긴장력을 가정하여야 하기 때문에 보다 많은 반복과정이 발생한다.
스트레스 리본 보도교의 설계시 많은 반복과정이 발생하는 이유는 무엇인가?
스트레스 리본 보도교는 특정한 새그을 갖는 지지 케이블에 교량 길이에 비하여 단면 두께가 아주 작은 Deck을 설치하고 프리스트레스를 도입함으로써 발생되는 긴장된 바닥판의 축력으로 외력의 대부분을 저항하는 구조물이다. 일반 구조물 설계와 달리 스트레스 리본 보도교의 설계는 Deck 단면의 가정 이외에도 지지 및 긴장 케이블량과 긴장 케이블 긴장력을 가정하여야 하기 때문에 보다 많은 반복과정이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 반복과정을 최소한으로 줄이고자 지지 및 긴장 케이블량과 긴장력을 합리적으로 가정할 수 있는 회귀분석식이 새그비 1/30, 1/40, 그리고 1/50를 갖는 교량길이 80m에 대하여 제안되었다.
스트레스 리본 교량 개념이 누구에의해 처음 도입 된 시기와 도입 이유는 무엇인가?
스트레스 리본 교량이란 특정 새그를 갖는 케이블에 교량 길이에 비하여 단면 두께가 아주 작은 콘크리트 Deck를 설치하고 프리스트레스를 도입함으로써 발생되는 긴장된 바닥판의 축력으로 외력의 대부분을 저항하는 구조물을 말한다. 이 개념은 1958년 보스포루스해엽 횡단교 계획에서 장경간 교량을 위해 Ulrich Finsterwalder 에 의해 처음으로 도입되었다[1]. 스트레스 리본 보도교는 일반적으로 지지 및 긴장 케이블과 콘크리트 Deck으로 구성되며 콘크리트 Deck 단면높이(d/l=0.
참고문헌 (6)
Finsterwalder,U. "Festschrift Ulrich Finsterwalder 50 Jahre fur dywidag", 1973.
Meguru tsunomoto ,Yasuo kajikawa. "Estimation of damping ratio of stress ribbon bridges ans influence on serviceability", JSCE No.612/I-46, PP.337-348, 1999
Strasky, J. "Stress ribbon and cable-supported pedestrian bridges", 2006.
Codo del Arco, D. and Aparicio, A. C. "Preliminary design of prestressed concrete stress ribbon bridge", ASCE Journal of Bridge Engineering, Vol. 6, pp. 234-241, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0702(2001)6:4(234)
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