• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.147-154
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• 2008

본 연구에서는 외부 비부착형 프리스트레스트 탄소섬유판으로 보강된 RC보의 휨거동을 분석하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험체는 프리스트레스 양 및 정착장치의 형상을 변수로 총 10개로 제작되었다. 또한 프리스트레스의 도입에 따른 구조성능 비교를 위하여 기준실험체와 단순부착 실험체를 함께 제작하였다. 실험결과, 단순 부착 탄소섬유판으로 보강된 부재는 조기 박리에 의해 탄소섬유판 인장강도의 50% 이하에서 최종파괴되었다. 그러나, 프리스트레스를 도입하여 보강한 실험체는 모두 탄소섬유판의 파단하중까지 도달하였다. 또한 스터드형 정착장치를 적용한 실험체들의 보강성능은 매립형 정착장치를 적용한 실험체와 동등한 보강성능을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.677-686
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• 2004

본 연구는 외부 프리스트레싱으로 보강된 내부 프리스트레스트 콘크리트 보에 관한 문헌연구와 프리스트레싱 강재의 극한응력 예측식의 개발, 극한응력에 영향을 미치는 변수들에 대한 실험 등이다. 본 논문에서는 내부 및 외부 프리스트레싱 강재의 극한응력에 대한 새로운 합리적 예측식을 제안하고 있는데, 프리스트레싱 강재와 중립축 깊이비의 함수로 표현하여 내부 및 외부 프리스트레싱 강재의 영향을 고려하고 있다. 실험연구에서는 내부 및 외부 프리스트레싱 강재의 극한응력에 가장 큰 영향을 미치는 실험변수를 가지고 외부 프리스트레싱으로 보강된 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하여 실험하였다. 실험연구에서 채택한 영향인자들은 내부 프리스트레싱 강재량, 외부 프리스트레싱 강재량, 지간과 프리스트레싱 강재 높이비 등이다. 실험결과는 분석되어 내부 및 외부 프리스트레싱 강재의 극한응력 예측 제안식의 합리성 적용성을 확인하였다. 본 연구는 제안된 응력 예측식이 실험에서 얻은 실측값들과 잘 일치함을 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.537-548
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• 2008

최근 들어 비부착 강선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 건설이 증가하고 있다. 그러나 극한거동 해석 시 단면 적합조건을 이용하는 내부 부착 강선과는 다르게 비부착 강선은 부재의 전체거동에 의해서 응력 증가량이 결정된다. 또한 외부 강선의 경우에는 편향부에서의 미끌림 효과와 강선의 편심 변화 효과 등이 발생하게 된다. 따라서 본 연구는 비부착 강선을 가지는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 보의 거동 특성을 평가하고 비부착 강선의 극한 응력을 구하기 위하여 지간길이/유효깊이, 콘크리트 압축강도, 철근비 및 기존 부착강선의 영향 등을 변수로 하여 정적 휨실험을 수행하여 비부착 강선 부재의 휨거동 특성을 얻었다. 실험결과에 의하면 균열하중, 철근 항복 하중 및 파괴하중의 경우, 콘크리트 강도보다는 철근비의 영향이 더 크게 나타났으며, 강도 측면에서는 고강도의 경우가 저강도의 경우보다 약간은 구조 성능이 우수하나, 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 또한 L/dp 값이 커질수록 훨씬 더 긴 구간의 연성 거동이 있는 것으로 나타났다. 이는 철근 항복 이후 비부착 강선의 기여가 상당히 크다는 것을 알 수 있었으며, ACI-318에서 제시하고 있는 비부착 강선의 극한 응력식은 실험 결과와 잘 일치하지 않으며, 경향성도 없는 것으로 나타났다. 실험결과 들을 분석하여 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한응력에 대한 예측식을 제안하였다. 제안된 예측식은 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 미끌림 현상이 없는 비부착 강선의 극한 휨거동 평가, PSC 부재 해석 및 설계 시 본 연구에서 제안된 식은 유용한 기초가 될 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.247-260
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• 2006

이 논문에서는 외부 비부착 강선으로 보강되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물 거동에 대한 해석모델을 개발하였다. 외부 비부착 강선은 직선 형태를 유지하며 정착부와 편향부 사이에 연결되기 때문에, 콘크리트 구조물의 변형과 무관한 직선거동 가지며 콘크리트 부재의 도심과 외부 강선 사이의 편심의 변화에 의한 2차 효과가 발생하게 된다. 그리고 편향부에서의 마찰력 (friction force)과 미끄러지는 힘 (driving force)사이의 힘의 평형관계를 토대로 마찰슬립 현상이 고려되었다. 또한 실험결과와 수치해석결과의 비교를 통해, 제안된 수치해석 모델이 높은 정확성을 가지고 외부 비부착 강선으로 보강된 PSC 구조물의 거동을 효과적으로 모사할 수 있음을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.513-521
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• 2009

최근 들어 외부 강선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트구조물의 건설이 증가하고 있다. 그러나 극한거동 해석시 단면 적합조건을 이용하는 내부 부착 강선과는 다르게 외적 비부착 강선은 부재의 전체거동에 의해서 응력 증 가량이 결정된다. 또한 편향부에서의 미끌림 효과와 강선의 편심 변화 효과 등이 발생하게 된다. 따라서 본 연구는 외 부 강선을 가지는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 보의 거동 특성을 평가하기 위하여 강선량, 긴장력 등을 변수로 하여 정적 휨실험을 수행하여 외부 강선 부재의 휨거동 특성을 얻었다. 실험 결과에 의하면 균열발생 이전의 외부 강선 PSC 부재는 부착 강선 PSC부재와 거동 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 그러나 균열이 발생한 이후의 거동에서는 철근의 항복하중, 극한하중, 강선 응력 등이 외부 강선 부재에서의 값이 부착 강선 부재에 비해서 작게 나타나고 있다. 하중-강 선 변형률 관계에서 보면, 외부 강선 부재들의 경우, 하중 증가에 따른 외부 강선 변형률의 증가량은 초기 긴장력의 크 기 순서와 거의 반대의 순서로 외부 강선의 변형률이 증가한 것으로 나타났으나, 다만 초기 긴장력이 크다할지라도 강 선의 유효응력이 작은 경우의 강선 변형률은 강선의 유효응력이 큰 부재들보다는 다소 작게 증가하고 있는 것으로 나 타났다. 외부 강선 부재의 콘크리트에 발생된 압축 변형률의 크기는 외부 강선의 유효응력 크기 순서와 일치하는 것으 로 나타나, 콘크리트의 압축변형률은 외부 강선의 유효응력에 비례함을 알 수 있다. 실험 결과와 기존의 설계식과 비교 해본 결과, ACI-318에 의한 결과는 긴장력 혹은 유효응력이 차이를 전혀 반영하지 못하고 있고 특히, 그 결과가 실험 결과보다 상당히 작게 나타나, 지나치게 보수적인 것으로 판단된다. 한편 AASHTO 1994는 ACI-318과는 다르게 강선량, 초 기 힘 및 유효응력 등의 변화에 적절하게 영향을 받고 있는 것으로 나타났지만 내부 비부착 강선의 실험 결과를 이용 하여 작성된 이유로 외부 강선 실험 결과보다 지나치게 큰 결과를 유발하고 있는 것으로 평가된다. 이러한 이유로 외 부 강선의 극한응력을 정확하게 예측할 수 있는 새로운 규정이 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.351-358
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• 2007

현재 상용되고 있는 강판 보강법이나 탄소섬유 시트 부착 보강법과는 달리, 고장력 인장봉을 이용한 외부 비부착 방식의 보강법은 설치가 간단하고 시공 시간이 짧은 등의 장점이 있다. 또한 외부 비부착 보강법은 콘크리트 표면처리가 필요 없고 에폭시 등의 접착제를 사용하지 않아 환경에 미치는 영향도 적다. 지난 연구에 이어 본 연구에서는 보강된 RC보에 관한 총 9개의 실대형 시험체를 변수별로 제작하여 여러 변수가 실제 구조물에 미치는 영향을 검토하였다. 시험체의 주요 변수는 보강재의 크기와 전단 보강근의 간격, 지지 조건이다. 본 논문에서는 보강된 RC 보의 구조적 거동을 무보강 시험체와 비교하여 기술하였다. 실험 결과 고장력 인장봉으로 보강된 RC보는 무보강 시험체와 비교하여 강도와 휨 성능에서 탁월한 효과를 나타내었으며 전단 보강근이 과소 배근된 시험체에서도 고장력 인장봉에 의한 전단 내력 효과를 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.527-534
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• 2006

본 논문은 외부 비부착 고장력 인장봉을 사용한 새로운 방식의 RC보의 휨보강공법에 관한 논문이다. 제안된 공법의 장점은 기존의 보강방식과 비교하여 빠르고 간단하게 시공할 수 있다는 점이다. 제안된 공법은 기존의 외부 비부착 프리스트레스 텐던공법의 많은 장점을 보유함과 동시에 프리스트레싱 작업시간을 단축시킨 공법이다. 탄소섬유쉬트, 강판 및 고장력 인장봉과 같은 서로 다른 보강재를 사용하여 보강한 철근콘크리트보 실험체를 총 9개 제작하여 실험하였다. 실험 결과, 탄소섬유쉬트로 보강된 RC보는 쉬트의 박리로 인한 취성파괴모드를 나타내었다. 강판보강 시험체의 경우도 기존의 일반적인 앵커와 에폭시로 접합을 할 경우에 강판보강의 효과가 떨어지고 앵커설계를 특별히 하고 시공에 유의하여야 함을 보여주고 있다. 반면에 고장력 인장봉을 사용한 RC보의 경우에는 무보강 RC보와 비교하여 최대내력이 212% 증가하였고, 중앙부 처짐은 65% 감소되었다. 실험 결과는 고장력 인장봉으로 보강된 RC보는 특히 강도와 변형능력에서 기존의 보강방법을 사용한 실험체보다 우수성을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.773-783
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• 2007

와이어로프 단위를 이용한 단순한 비 부착형 전단보강 기술이 개발되었다. 제안된 보강 기술에 의해 보강된 연속 T형 보 6개와 동일한 무 보강 시험체가 실험되었다. 고려된 주요 변수는 와이어로프의 양과 프리스트레스이다. 모든 시험체의 기하학적 특성 및 철근 배근을 동일하다. 와이어로프의 프리스트레스로 인한 콘크리트 복부에서의 수직응력 분포가 보의 경사균열 전단내력 및 최대 전단내력에 미치는 영향이 또한 제시되었다. 본 연구의 실험 결과로부터 제안된 보강 기술을 이용하여 철근콘크리트 보의 전단내력 향상 및 연성을 확보하기 위해서는 와이어로프 비는 ACI 기준에서 제시하는 최소 전단철근비의 2.5배 이상, 그리고 프리스트레스는 와이어로프 인장강도의 0.6배 이하로 있어야 함이 제안될 수 있었다. 와이어로프 단위로 보강된 연속 T형 보의 전단내력을 평가하기 위하여 상계치 이론을 이용한 수치해석 모델이 제시되었다. 제시된 수치해석 모델은 ACI 318-05의 전단내력 식에 비해 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.201-209
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• 2010

일반적으로 PSC 거더 교량은 철근 콘크리트 부재와 달리 전단면을 사용하여 외부하중을 저항한다. 또한 설계와 시공의 용이성, 구조적 안전성, 경제성, 유지관리의 편리성 등의 장점 때문에 30 m 이하의 중/소 경간 교량에 많이 적용되고 있다. 그러나, 최근 전세계적으로 환경, 미관 등에 관심이 높아짐에 따라, 교량의 경간은 점점 길어지는 추세이다. 이러한 추세는 케이블 교량뿐만 아니라 PSC 교량에서도 나타난다. 본 연구는 시대적 흐름에 맞춰 PSC 거더를 50 m 이상의 장경간에 적용하기 위한 연구의 일환으로 상부에 H형 강재가 도입된 중공 박스 합성거더를 개발하였다. 개발된 거더는 타설 전 상부에 H형 강재에 미리 비부착 압축 프리스트레스를 주어 거더의 성능저하 시 프리스트레스력을 제거하여 성능을 회복시키는 방법이다. 개발된 거더는 실제 교량에 사용하기위한 필수적인 정적실험을 3점 재하로 4단계로 구분하여 수행하였다. 1차 하중은 균열발생시점까지로 하였으며, 하중 제거 후 미리 상부강재에 도입된 프리스트레스력을 제거하여 거더의 성능회복력을 확인하였다. 그 후, 거더가 파괴될 때까지 하중을 재하하였다. 실험 결과, 18.7 mm의 잔류변형이 발생하였으나, 상부 강재의 PS 제거에 의해 7.7 mm로 회복되었다. 즉, 상부 H형 강재에 도입된 비부착 압축프리스트레스의 제거에 의한 거더 하연의 추가 압축응력으로 하중 증가에 따른 잔류변형을 약 60%가량 회복시키는 성능향상을 보였다. 상부에 H형 강재를 시공함으로써 추후 보수보강을 용이하게 할 수 있고, 비용도 절감할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.735-744
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• 2007

본 연구는 CFRP 긴장재를 이용하여 외부 프리스트레싱으로 보강된 프리스트레스트 콘크리트 보에 관한 문헌 연구와 프리스트레싱 CFRP의 극한응력 예측식의 개발, 극한응력에 영향을 미치는 변수들에 대한 실험 등이다. 새로운 통합 예측식 개발을 위하여 비부착 프리스트레싱 CFRP의 극한응력에 대한 ACI 시방서 설계식을 확장하고 분석하였다. 본 논문에서는 외부 CFRP 긴장재의 극한응력에 대한 새로운 합리적 예측식을 제안하고 있는데, 프리스트레싱 긴장재와 중립축의 깊이비의 함수로서 표현하여 내부 PS 강재의 영향을 고려하고 있다. 실험 연구에서는 프리스트레싱 CFRP의 극한응력에 가장 큰 영향을 미치는 실험 변수를 가지고 외부 프리스트레싱으로 보강된 PSC 보를 제작하여 실험하였다. 실험 연구에서 채택한 영향인자들은 내부 PS 강재비, 외부 PS 긴장재비, 지간과 PS 강재 깊이비 등이다. 실험 결과는 분석되어 외부 프리스트레싱 CFRP의 극한응력에 대한 제안된 예측식의 합리성과 적용성을 확인하였다.