이 실험연구는 PSC 교량의 생애주기 프리스트레스 측정용 헤테로코어 광파이버 센서를 개발하기 위한 선행연구이며, 기존의 헤테로코어 변위센서의 정밀도를 향상하기 위한 실험이다. 실험결과 최대 2μm 단위의 변위 변화량을 측정할 수 있었다. 즉, 변위측정 길이가 30cm의 센서모듈을 설계했을 때 설계기준압축강도(fck)가 40MPa인 경우 0.2MPa 단위의 응력변화를 측정이 가능함을 확인하였다. 따라서 본 실험의 결과는 향후 진행될 내부매립용 센서모듈 개발에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Prestress is a reinforcement method to control crack due to moment on concrete girders with low tensile strength. In the existing literature, it is mentioned that prestress for ordinary concrete affects not only crack control but also shear strength enhancement. As the construction material improves, UHPC(Ultra-HIgh Performance Concrete) with excellent strength and ductility has been developed by combining ultra-high strength concrete and steel fiber. However, study on the effect of prestress on the shear strength of UHPC with different material properties from ordinary concrete is lacking. Therefore, in this paper, the effect of prestress on the shear behavior of UHPC I-girder is studied by finite element analysis. As a result of the analysis, it has been confirmed that the prestress increases crack strength and shear strength of UHPC.

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.

Recent increases in the use of Deep Deck, and the study was carried out much of the Deep Deck in the country. Research is the most studies on the behavior of the composite slab after the concrete is cured. However, the large stress is generated in the work load(150kgf/m2) at the time of pouring concrete. The Deep Deck does not satisfy the provisions of deflection during construction when applied to more than 6.0m span. In this study, installed a strand or reinforcing bar at the bottom of the Deep Deck. The pressing force of tension on the strand and rebar was carried out an experiment to produce an upward deflection of the Deep Deck. The loading experiment was carried out and the pressing force the UTM load.

This paper presents a new numerical method to analyse tensegrity structures by using singular value decomposition and force method. The tensegrity system consisting of compressive and tensle elements are pin-jointed system. Tensegrity structures, unlike the general structure should be preceded by form-finding. Tensegrity structures form-finding of the self-equilibrium stress stability, seeking to have the process. In this study, tensegrity structures when subjected to external loads, find the optimal pre-stress values was studied.

본 연구는 프리스트레스 접속슬래브(PTAS: Post-Tensioned Approach Slab)가 환경하중을 받아 컬링할 때의 거동을 수치해석을 통해 적절히 분석하기 위하여 수행되었다. PTAS의 한쪽 단부가 교대에 힌지로 연결되는 부분을 해석 모형에 적합하게 포함시킬 수 있는 방법을 마련하였으며, 접속슬래브의 헌치 부분을 삭제한 단순 형상의 접속슬래브 모델의 사용성도 분석하였다. 개발한 모델을 이용하여 교대 뒤채움부 침하에 의한 접속슬래브의 컬링 응력 특성을 분석하였다. 연구 결과, PTAS의 단순화 힌지를 포함한 단순 형상 모델은 실제 형상 모델의 최대인장응력을 산출하기에 적합한 것을 알 수 있었다. 또한 컬업시에는 하부지반 침하가 없는 PTAS에서 최대인장응력이 도출되었으며, 컬다운 시에는 하부지반 침하가 진행된 PTAS에서 최대인장응력이 발생하므로 이러한 컬링 응력을 고려하여 설계를 수행하는 것이 적절할 것으로 분석되었다.

본 연구는 프리스트레스가 도입된 접속슬래브(Single-PTAS: Single Post-Tensioned Approach Slab)의 긴장력 도입에 따른 거동과 환경하중에 대한 거동을 분석하기 위하여 시험시공 현장에서 실험을 통해 수행되었다. 실험을 위해 온도측정센서를 슬래브의 깊이에 따라 장착하였으며, 변위측정게이지를 슬래브의 여러 위치에 설치하여 환경하중 및 긴장력 도입에 따른 슬래브의 변위 변화를 3차원적으로 측정하였다. 실험결과 접속슬래브는 길이가 짧아 긴장력 도입에 의한 급격한 종방향 변위 변화는 관찰되지 않았다. 접속슬래브의 깊이별 일일 온도변화는 깊이가 약 35cm보다 깊을 경우에는 거의 발생하지 않았으며, 수직온도구배는 접속슬래브의 두께가 큰 교대부근에서는 포장과 인접하는 부근에서 보다 작아졌다. 컬링 시 수직변위의 변화 양상 및 크기는 측정 지점의 수직온도구배와 직접적으로 관계가 있었다. Single-PTAS의 거동을 분석한 결과 콘크리트 포장 슬래브와 매우 유사한 거동을 보였으며, 따라서 차륜하중만을 고려하여 단순보로 설계하고 있는 접속슬래브에 포장체의 개념을 도입한 설계방안의 정립이 필요한 것으로 판단되었다.

PPS(Post-tensioned Precast concrete System)공법은 U자형 PC로 제작된 넓은 보와 PC또는 현장 타설 콘크리트로 제작한 기둥으로 구성되며, PC보와 기둥의 일체성 확보를 위하여 프리스트레스를 도입하였다. 본 연구에서는 포스트텐션을 도입한 넓은 보-기둥 접합부의 구조적 특성을 규명하고, 다양한 변수해석이 가능하기 위한 자료를 제공하고자 유한요소해석 프로그램인 ANSYS을 사용하여 비선형 해석을 수행하였다 콘크리트에 대한 해석요소는 8개의 절점을 가지며 각 절점이 3개의 자유도(X, Y, Z축에 대한 병진 변위)를 갖는 Solid 65요소를 사용하였다. Solid 65요소에서 전단전달계수(Shear-Transfer factor)는 실험값에 근사적으로 해석값을 맞추기 위한 영향 계수값으로 균열이 발생하는 위치에 대한 전단강도의 감소를 반영한다. 그 결과, 본 실험체에 대한 해석에서는 열려진 전단전달계수 0.125와 닫혀진 전달계수 0.85에 기초하여 해석한 결과 닫혀진 전단전달계수는 0.85에서 열려진 전단전달계수에서는 0.2일때 가장 실험값에 근사한 해석치를 보였다.

본 논문에서는 프리스트레스를 이용한 가시설 공법(IPS)에 적용되는 띠장의 거동의 해석 및 설계절차에 대한 연구를 수행하였다. 띠장에 초기장력이 도입되는 구조계는 탄성지반위에 놓인 보이론에 의하여 부재력이 산출되고, 토압에 의한 부재력은 장력을 부정정력으로 취하여 부정정 구조해석을 통하여 띠장의 축력 및 휨모멘트를 계산하였다. 지반은 압축력 전담요소, 케이블은 인장력 전담요소를 사용하여 등분포 토압 및 편토압을 받는 띠장의 전산해석을 수행하였다. 기존의 가시설 설계에 적용되는 토압을 적용하여 IPS 띠장설계를 실시하였고, 긴장력과 설계토압에 의한 축력과 휨모멘트를 계산하여 축응력과 휨응력을 도출하고 합성응력검토를 수행하였다.

콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 시간에 따른 프리스트레스 장기예측의 정확성은 프리스트레스트 큰크리트 교량과 같은 사회 기반 시설의 유지 관리 및 보수 결정 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 교량의 프리스트레스 장기예측의 불확실성 감소, 즉 예측의 정확성 향상을 위하여 현장 계측치를 이용하여 베이시안(Bayesian)통계기법을 도입하는 예측기법을 제안하였다. 베이시안 해석시 사전 확률분포는 콘크리트의 크리프와 건조수축의 확률 특성을 고려하여 나타내며, 우도 함수(likelihood function)는 현장에서의 계측치를 사용하여 나타내었다. 시간에 따른 구조적 거동 시스템으로부터의 지속적인 계측 기록은 베이시안 지식 기반에서의 확률분포를 업데이팅 하기 위하여 사용되며, 사후 확률분포는 사전확률분포와 우도 함수를 조합하여 획득한다. 실제로 가설되고 있는 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더 교량으로부터 계측된 프리스트레스 힘의 수치 예제해석을 통하여 제안 기법의 적용성을 제시하였다.

This research provides a method that can be conveniently and easily to apply the prestressing force to concrete structures incorporating shape memory alloy fibers. For this, discrete shape memory alloy fibers were manufactured to be mixed with cement mortar. Then shape memory effect was generated to evaluate uplift displacements at the mid-span of the mortar beams with increasing fiber volume fractions.

구조물의 보강을 위해 프리스트레스 강선에는 인장력이 도입되는데 이 강선은 덕트 및 편향장치에 의해서 휨을 동시에 받게 된다. 이와 같이 인장과 휨을 동시에 받는 프리스트레스 강선의 굴절인장성능을 평가하기 위해 강선의 직경, 맨드럴 직경, 맨드럴과 강선 사이 마찰계수를 변수로 하여 총 600종에 대한 굴절인장 변수해석을 실시하였다. 해석 결과, 강선의 직경이 클수록 낮은 굴절인장성능을 나타내었고, 그 영향은 강선 연신율의 증가에 따라 감소하였다. 강선의 굴절인장성능에 대한 맨드럴 직경, 맨드럴-강선 간 마찰계수의 영향은 매우 작게 나타났지만, 맨드럴-강연선 간 마찰계수에 대한 추가 해석 결과 상대적으로 높은 상관성을 보였다. 따라서, 굴절인장성능 확보를 위해서는 충분한 연신율 확보가 우선되어야 하고, 연신율 확보에 제약이 있을 시 적정값까지 강선 직경을 감소시켜야 하겠으며, 강선의 표면조건을 조절하여 강선 간 마찰력을 높여야 할 것이다.

본 연구에서는 중공형의 PHC말뚝과 강관말뚝을 합성한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝의 거동분석을 위한 수치해석 모델을 개발하였고 휨강도시험에 적용하여 모델의 타당성을 검증하였다. 개발된 비선형 유한요소해석 모델의 적정성을 파악하기 위해 실물 시험결과와 비교하였고 이를 활용하여 HCFT말뚝에 적합한 접촉조건, PC강봉의 제원에 따른 효과, 콘크리트 두께에 따른 효과 등을 분석하였다. 소성응력분배법을 적용하여 HCFT말뚝의 휨강도 산정식을 제안하였고 시험 및 해석결과와 비교하여 활용성을 검증하였다. 본 연구의 결과는 HCFT말뚝의 최적설계 및 거동분석에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.