모듈러 건축물은 철근콘크리트 및 철골 구조물에 비하여 상대적으로 경량이고, 단위 모듈간 기둥의 일체성을 기대하기 어려운 구조적 특성을 가진다. 이와 같은 구조적 특성은 모듈러 건축물의 높이가 높아짐에 따라 바람 및 지진과 같은 횡력저항성능에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 횡력저항성능을 향상시키기 위해 긴장재를 활용한 모듈러 구조시스템을 제안하였다. 모듈러 구조시스템을 구성하는 주요 요소인 포스트텐션 기둥-바닥 접합부는 셀프 센터링 거동을 유도하기 위한 형상 및 상세를 가진다. 포스트텐션 기 둥-바닥 접합부의 이력 거동을 상세히 파악하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며, 그 결과 초기 긴장력 및 보-기둥 접합부의 접합 조건에 따라 이력 거동은 확연한 차이를 보이는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 포스트 텐션으로 보강된 아웃리거 벽체의 부등기둥축소량 저감 효과를 확인하였다. 아웃리거 벽체 시스템을 사용할 경우 콘크리트 부재를 아웃리거로 사용하기 때문에 아웃리거 벽체의 장기거동도 고려해야 한다. 아웃리거 벽체은 깊은 보의 형태로 전단 응력이 지배적이기 때문에 전단 응력을 받는 콘크리트의 장기거동에 대한 이론 연구를 수행하였고 그 결과를 유한요소해석에 적용하였다. 아웃리거의 장기거동 고려 시 부등기둥축소량과 아웃리거에 작용하는 전단력을 확인하였으며, 설계 변수인 아웃리거의 두께를 변경해가며 해석하였다. 해석 결과 부등기둥축소량은 증가하고 아웃리거에 작용하는 전단력은 감소함을 밝혔으며 아웃리거의 강성이 작을수록 그 효과가 크다는 것을 밝혔다. 이후 아웃리거의 장기거동으로 인해 증가한 부등기둥축소량을 감소시키기 위해 포스트 텐션 공법으로 보강하는 방법을 제안하고 그 효과를 확인하였다. 프리스트레스 도입 직후의 프리스트레스 손실과 장기거동에 의한 프리스트레스 손실을 모두 고려하였다. 해석 결과 포스트 텐션 공법의 뛰어난 부등기둥축소량 저감 효과를 확인하였으며, 프리스트레스의 크기가 증가할수록 그 효과가 증가함을 밝혔다.

In this study, the design of anchorage zone for unbonded post-tensioned concrete beam with single tendons of ultimate strength 2400MPa was evaluated to verify that the KDS 14 20 60(2016) and KHBDC 2010 codes are applicable. The experimental results showed that the bursting force equation of current design codes underestimated bursting stress measured by test, because the KDS 14 20 60(2016) and KHBDC 2010 propose the location of the maximum bursting force 0.5h which is the half of the height of member regardless of stress contribution. Although the allowable bearing force calculated by current design codes was not satisfied the prestressing force, the cracks and failure in anchorage zone was not observed due to the strengthening effect of anchorage zone reinforcement.

In the post-tensioned concrete member, additional reinforcement is required to prevent failure in the anchorage zone. In this study, the details of reinforcement suitable for the anchorage zone of the post-tensioned concrete member using circular anchorage was proposed based on the experimental results. The tests were conducted with the compressive strength of concrete and reinforcement types as variables. The experimental results indicated that the additional reinforcement for the anchorage zone is required when the compressive strength of concrete is less than 17.5 MPa. U-shaped reinforcement shows most effective performance in terms of maximum strength and cracks patterns.

본 논문에서는 상용프로그램을 이용한 유한요소해석을 통하여 포스트텐션 정착구역에서 보다 효율적인 응력분산이 가능 한 비부착식 단일 강연선용 포스트텐션 정착구 형상을 개발하는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 정착구 형상을 구성하는 각 부분의 변수해석을 수행하였다. 본 연구에서 제안한 정착구 형상을 사용하였을 때 발생하는 최대파열응력이 기존의 정착 구를 사용한 경우와 비교하여 정착구역내의 최대파열응력이 감소함을 확인하였다. 또한 본 연구의 정착구 형상을 사용하는 경우 최대파열응력 산정을 위해 AASHTO 및 기존 연구자들의 파열력 산정식을 통해 산출된 파열력을 비교 및 분석하였다. 그 결과 정착구 형상에 따른 위치계수를 수정한 파열력 산정식을 적용할 경우 정착구역이 효율적인 보강설계가 가능할 것으 로 판단되었다.

For evaluating equations of bursting force in different codes, comparative study of the formulas was conducted. Because the equations does not consider variables such as shape of anchorages, angle of tendons, and eccentricity, a relation between the bursting forces and the variables has to be analyzed. In this paper, therefore, a comparative analysis of bursting forces computed by equations in the codes and finite element analysis was performed. As a result, it could be figured out that bursting force equations in the local zone were determined by coefficient k.

In this paper, a design concept of post-tensioned precast bridge piers was proposed to improve seismic behavior of the bridge pier. Mild reinforcing bars are placed continuously along the height of the column. Prestressing tendons are also provided to obtain re-centering capability for seismic events. Arrangement of the axial steels to prevent buckling of rebars at plastic hinge region was suggested and enhanced seismic performance was verified by experiments. Moment-curvature analyses were performed to evaluate the effect of effective prestress on seismic behavior after verifying the calculation method by cyclic tests of the precast columns. A real bridge pier was designed to investigate the seismic performance according to different level of effective prestress. Level of effective prestress showed obvious effect on crushing displacement but negligible effect on lateral displacement at fracture of tendons and reinforcements.

이 연구에서는 FBG센서가 내장된 강연선을 포스트텐션 UHPC 교량(길이 11.0m, 폭 5.0m, 높이 0.6m)에 적용하고 약 1년간의 긴장력 장기모니터링 결과를 정리하였다. 그리고 초기 도입 긴장력과 차량재하시험을 통하여 콘크리트 내부 강연선의 긴장력 변화를 계측하고 계측결과에 대한 분석을 수행하였다. 연구결과, 이 연구에서 제안하는 콘크리트 내부 긴장력 측정방법이 공영 중인 교량에서 외력으로 인한 콘크리트 내부의 작은 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 아울러 장기 계측결과를 이용하여 응력변화에 의한 유효변형률을 정확하게 얻기 위해서는 온도보정에 사용되는 열팽창계수의 선택이 매우 중요함을 알 수 있었다.

프리스트레스 콘크리트 정착부의 설계를 위해 AASHTO 및 PTI에서 관련 설계식을 제안하고 있다. 그러나 이러한 설계식은 구조물의 긴장력이 단순 지압판을 통해 구조 전반으로 전달된다는 가정으로 유도된 것으로 실제 구조물에 적용되는 상용 정착구의 형태와는 차이가 있다. 이 논문에서는 하중전달 시험에 의한 실험적 방법과 3차원 고체요소를 사용한 비선형 유한요소해석 프로그램을 이용한 해석적 방법을 통해 정착구의 형상 변수에 따른 정착부의 거동특성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 하중전달시험 결과에서 얻어진 하중변위 곡선 및 극한하중 값을 해석을 통해 얻은 결과와 비교하여 유한요소모델의 적합성을 확인하였다. 또한 정착구의 리브의 설치위치, 리브의 개수, 리브의 설치길이를 주요 변수로 설정하여 형상변수에 따른 매개변수 연구를 수행하였다.

This paper shows the test results of continuous reinforced concrete beams with external post-tensioning rods. Six three-span beams were prepared and tested to fail. Three beams were designed to have flexure-dominating behavior and the others to have shear-critical behavior. In each group, one beam without external post-tensioning rods was designated as a control beam and two beams had the external post-tensioning rods of 18 mm or 22 mm diameter. External post-tensioning rods were installed within an interior span of 6000 mm. They show V-shaped configuration because two anchorages were located at the top of interior supports and a saddle pin at mid-span was installed at the bottom of the beam. Test results show that the load and shear capacities of strengthened beams were increased when compared with the control beam. Additionally, the measured shear strength was compared with the strength predicted by ACI 318-11 code equations. The detailed ACI 318-11 equation predicted the measured shear strength and failure location of the continuous beam reasonably well.

This paper shows the simplified equation to predict the ultimate moment capacity and corresponding rod stress in reinforced concrete beam with external post-tensioning rods. Because the stress of external post-tensioning rod depends on the beam deflection, the previous analytical model for post-tensioned beams requires a tedious iteration process. Also, the stress equations in ACI code or other researchers’ models are suitable only for internal tendons in concrete beams. In this study, given the lack of analytical approaches to predict the nominal stress of the external unbonded rod, a simple and robust equation has been proposed for externally post-tensioned concrete beams. It is concluded that the proposed equation predicted the stress of external steel rods in post-tensioned concrete beams reasonably well.

포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)을 한방향 4차로로 타설 시 2 차로 선타설 이후 나머지 2차로를 후타설하게 된다. 선타설된 슬래브는 후타설을 수행하기까지 긴장력 도입과 건조수축에 의한 변형이 발생하게 되며, 선타설 슬래브의 변형이 일정정도 진행된 이후 후타설 슬래브가 타설된다. 후타설 슬래브는 긴장력과 건조수축에 의한 변형이 발생한 선타설 슬래브와 맞추어 시공 되기 때문에 후타설 슬래브가 긴장력과 건조수축에 의해 슬래브가 수축하게 되면 타이바로 연결된 선타설 슬래브와 후타설 슬래브는 상호간의 수축차로 인해 추가적인 인장·압축응력이 발생하게 된다. 그림 1(a) 는 선타설 이후 약 21일 후 후타설 슬래브를 타설하였을 경우에 대하여 건조수축과 긴장력을 도입하였을 경우의 응력분포와 변형을 나타낸 것으로 긴장력이 도입되었음에도 일정부분에서는 인장응력이 발생하는 것을 알 수 있다. 그림 1(b)는 철근깊이에서의 종방향길이에 따른 종방향응력을 나타낸 것으로 타이바와 콘크리트 접촉부에는 매우 큰 인장응력이 발생하여 슬래브의 파손 가능성이 큰 것으로 나타났다. 타이바에 의한 긴장응력 억제를 완화하기 위하여 본 연구에서는 두 가지 대안에 대하여 분석하였다. 첫 번째 방안으로는 타이바의 유동공간을 확보하여 긴장과 건조수축 시 타이바와 콘크리트 접촉부의 응력을 완화하는 방법으로 유동공간을 크게 할수록 접촉부에서의 인장응력은 작게 발생하지만 타이바에 의한 손실이 여전히 큰 것으로 나타났다. 두 번째 방법은 긴장부에서의 타이바 제거를 통해 타이바에서의 변형량이 작아지도록 하는 방법으로 120m PTCP에서 양단 20m 부분의 타이바를 제거하는 방안이다. 이 방안 또한 슬래브에 발생하는 응력은 작아지지만 여전히 슬래브의 파손이 우려되는 응력이 발생하는 것으로 나타났다. PTCP를 포함하여 다른 포장형식 또한 한방향 4차로 포장의 경우 타설 시기 차이로 인한 건조수축 등의 거동으로 인해 타이바에 따른 응력이 발생할 수 있으며 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

바닥슬래브의 처짐과 차음 성능을 개선하기 위하여 포스트텐션 중공슬래브가 최근에 자주 사용되고 있다. 동일한 8m 스팬 1층구조물을, 한 구조물은 일반슬래브(solid slab)로, 다른 구조물은 중공슬래브(void slab)로 2개를 제작하여 각 구조물의 바닥슬래브에 포스트텐션을 도입하였다. 중공슬래브의 고유진동수와 감쇠율의 진동특성을 일반슬래브와 비교하였으며, 포스트텐션 도입 후에 일반슬래브와 중공슬래브 각각에 있어서 고유진동수와 감쇠율의 진동특성을 상호 비교하였다. 210mm의 일반슬래브 보다는 250mm 중공슬래브의 1차 고유진동수가 큰 것을 알 수 있다. 포스트텐션 도입 후에도 중공슬래브의 1차 고유진동수는 일반슬래브 보다 큰 것을 알 수 있다. 일반슬래브와 보이드슬래브의 감쇠율은 포스트텐션 도입 전과 도입 후에 거의 동일한 값을 보이는 것을 확인하였다.

본 연구는 특수 구간의 도로 포장에 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement) 공법을 적용하기 위한 설계 방안을 제시하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 고려한 특수 구간으로는 기존의 포장에서 많은 문제점이 발생하는 도심지 버스전용차로 정류소 구간과 고속도로 암거 설치 구간을 선정하였다. 이러한 특수 구간의 PTCP 설계는 응력 기준 설계와 피로파손 기준 설계로 이루어지며 두 설계 결과 중에서 보수적인 결과를 설계에 적용한다. 응력 기준 설계에서는 유한요소해석을 통해 극한의 하중조건을 고려하여 발생할 수 있는 최대 인장응력을 산정한 뒤 이를 감소시켜서 최대 인장응력이 허용휨강도 이하가 되도록 텐던의 개수와 긴장 간격을 산정하였다. 피로파손 기준 설계에서는 AASHTO 피로파손 공식을 기반으로 긴장 설계를 수행하였다. 연구결과, 버스전용차로 정류소 구간과 암거 설치 구간에 PTCP 공법을 적용할 수 있는 설계 방안을 수립하였다.

포스트텐션 슬래브교는 특별직교이방성 이론으로 해석할 수 있다. 각각의 횡방향, 수직방향철근은 하나의 lamina 로 간주하고, 재료상수는 각각의 lamina의 혼합법칙에 의해서 계산되어진다. 단순지지된 콘크리트 슬래브교량은 등분포하중과 축하중을 받고 있다. 본 논문에서는 유한차분법과 보 이론으로 해석하였다. 그 결과 보 이론의 의한 해석 값이 판 이론의 값에 근접함을 알 수 있었다. 이로써 가까운 미래에 학부정도의 실력을 가진 기술자가 포스 트텐션 슬래브교의 해석에 있어 유용하게 사용 할 수 있다.

포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)에서 강선의 긴장 간격 설계와 더불어 주요 설계 인자로서 줄눈의 초기 설계 폭을 들 수 있다. 줄눈 폭의 결정은 소음과 승차감에 직접 영향을 미치며 초기 폭이 과도하게 크면 소음과 승차감에 악영향을 미치게 되며, 초기 폭이 지나치게 작게 되면 하절기 온도상승으로 블로우업 현상이 발생할 수 있으며 또한 과도한 압축응력에 의해 줄눈부의 파손이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구는 PTCP의 초기 줄눈 폭 설계를 최적화하고 온도변화에 따른 줄눈 폭의 거동을 분석하기 위하여 수행되었다. 시공 후 1년이 경과한 PTCP 슬래브를 대상으로 줄눈 폭에 대한 실험을 수행하였다. 콘크리트의 온도는 PTCP 슬래브에 온도측정 센서를 깊이별로 설치하여 측정하였고, 줄눈 폭의 측정은 버어니어캘리퍼스를 이용하여 하루 중 다양한 시간대에 측정하여 온도와 줄눈 폭과의 연관성을 분석하였다. 본 연구를 통해 시공초기 최적화된 줄눈 폭 설계방안을 제시하였다.

본 연구는 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)에 고속축중계(WIM: Weigh-in-Motion)를 설치한 포장 시스템의 거동을 분석하기 위하여 수행되었다. PTCP는 일차로 폭으로 기존의 아스팔트 포장을 절삭하여 제거한 후에 시공되었다. PTCP는 슬래브의 연장이 길기 때문에 긴장을 통해 프리스트레스를 적절히 작용시키기 위해서는 슬래브와 하부층과의 마찰이 적어야 하며 이러한 영향을 시험시공을 통해 우선적으로 분석하였으며, 환경하중에 따른 슬래브의 종방향 거동도 분석하였다. 시험시공을 통해 얻은 결과를 바탕으로 공용중인 도로에 WIM 센서를 설치한 PTCP를 시공하였으며 이러한 포장체가 환경하중을 받을 때의 컬링 거동을 측정하여 특성을 분석하였다. 연구결과 PTCP 슬래브 상부의 일부를 절삭하여 WIM 센서를 설치하더라도 PTCP의 거동은 이에 영향을 받지 않는 것을 알 수 있었으며, WIM 센서의 정밀 측정에 부합되는 PTCP 시스템을 시공할 수 있는 기반을 마련하였다.