Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.2
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pp.53-60
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2024
Prestressed concrete (PSC) bridges are vulnerable to corrosion and fracture of tendons, and in particular, structures using the internal post-tensioned with grouted system have difficulties in maintenance due to limitations of inspection. In this study, the actual behavior of PSC I girder bridge was analyzed according to tendon damage. The target PSC I girder bridge, an decommissioned highway bridge of upper and lower bridges, had the service period of 33 years and 20 years, respectively. Deflection and concrete strain were measured according to the location of damaged tendon and loading method. Regardless of the age of the bridge, its structural performance decreased when the damaged tendon was closer to the center of the girder. The change in behavior increased as the truck load approached to the girder where the tendon cut. If the load was applied to the adjacent girder where the tendon was cut, the structural performance was likely to be maintained due to the influence of the entire structural system. The change in deflection was difficult to observe visually, while the concrete strain exceeded the cracking strain. Therefore, it is recommended that future monitoring and inspection of PSC I girder bridges should focus on concrete strain or cracking.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.12
no.3
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pp.239-245
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2024
PS(Prestressed) tendons are under high tensile stress and have a smaller concrete cover than RC(Reinforced Concrete) member, so that the more conservative specifications on corrosion have been proposed for PS member. In this study, three levels of chloride concentrations(0.0 mol/l, 0.125 mol/l, and 0.25 mol/l) were prepared for evaluating the corrosion behavior in different position of 7 strand wires. For accelerating corrosion and measuring the corrosion amount in tendon, the tendon was embedded in partially saturated soil, and HCP(Half Cell Potential) was measured from the soil surface. During the test period of 28 weeks, HCP was measured every two weeks and the corrosion weight in the tendon was measured at 16 and 28 weeks of test period. Through the test, HCP result in tendon increased as the wires were located toward bottom due to high saturation. HCP in the lowest wire position showed an increase by 5.92 % compared to that in top position in 0.25 mol/l condition. The lower the position of the wire contained more saturation, which yielded increasing corrosion amount and HCP in tendon. In addition, the relation between corrosion weight and chloride concentration was quantitatively obtained through regression analysis.
The prestress force effect on the fundamental frequency and deflection shape of Prestressed Concrete I (PCI) beams was studied in this paper. Currently, due to the conflicts among existing theories, the analytical solution for properly considering the structural behavior of these prestressed members is not clear. A series of experiments were conducted on a large-scale PCI beam of high strength concrete with an eccentric straight unbonded tendon. Specifically, the simply supported PCI beam was subjected to free vibration and three-point bending tests with different prestress forces. Subsequently, the experimental data were compared with analytical results based on the Euler-Bernoulli beam theory. It was proved that the fundamental frequency of PCI beams is unaffected by the increasing applied prestress force, if the variation of the initial elastic modulus of concrete with time is considered. Vice versa, the relationship between the deflection shape and prestress force is well described by the magnification factor formula of the compression-softening theory assuming the secant elastic modulus.
Seismic isolation technology has a wide application to protect bridges from earthquake damage, a new designed bridge pier with seismic isolation are provided for railways in seismic regions of China. The pier with rocking isolation is a self-centering system under small and moderate earthquakes, and the unbonded prestressed tendons are used to prevent overturning under strong earthquakes. A numerical model based on pseudo-static testing results is presented to evaluate the seismic performance of isolation bridge piers, and is validated by the shaking table test. It is found that the rocking response and the loss of prestressing for the bridge pier increase with the increase of earthquake intensity. Besides, the intensity and spectral characteristics of input ground motion have great influence on displacement of the top and bottom of the bridge pier, while have less influence on the bending moment of the pier bottom. Experimental and numerical results show that the rocking-isolated piers presented in this study have good seismic performance, and it provides an alternative way for the railway bridge in the regions with high occurrence of earthquakes. Therefore, we provide the detailed procedures for seismic design of the rocking-isolated bridge pier, and a case study of the seismic isolation design with rocking piers is carried out to popularize the seismic isolation methods.
This paper describes the nonlinear analyses of a 1:4 scale model of a prestressed concrete containment vessel (PCCV) using an axisymmetric model and a three-dimensional model. These two models are refined by comparison of the analysis results and with testing results. This paper is especially focused on the analysis of behavior under pressure and the temperature effects revealed using an axisymmetric model. The temperature-dependent degradation properties of concrete and steel are considered. Both geometric and material nonlinearities, including thermal effects, are also addressed in the analyses. The Menetrey and Willam (1995) concrete constitutive model with non-associated flow potential is adopted for this study. This study includes the results of the predicted thermal and mechanical behaviors of the PCCV subject to high temperature loading and internal pressure at the same time. To find the effect of high temperature accident conditions on the ultimate capacity of the liner plate, reinforcement, prestressing tendon and concrete, two kinds of analyses are performed: one for pressure only and the other for pressure with temperature. The results from the test on pressurization, analysis for pressure only, and analyses considering pressure with temperatures are compared with one another. The analysis results show that the temperature directly affects the behavior of the liner plate, but has little impact on the ultimate pressure capacity of the PCCV.
Choi, Ji-Hun;Choi, Seung-Jai;Cho, Chul-Min;Kim, Tae-Kyun;Kim, Jang-Ho Jay
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.28
no.6
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pp.673-683
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2016
In recent years, frequent terror or military attack by explosion, impact, fire accidents have occurred. Particularly, World Trade Center collapse and US Department of Defense Pentagon attack on Sept. 11 of 2001. Also, nuclear power plant incident on Mar. 11 of 2011. These attacks and incidents were raised public concerns and anxiety of potential terrorist attacks on major infrastructures and structures. Therefore, the extreme loading researches were performed of prestressed concrete (PSC) member, which widely used for nuclear containment vessel and gas tank. In this paper, to evaluate the blast resistance capacity and its protective performance of bi-directional unbonded prestressed concrete member, blast tests were carried out on $1,400{\times}1,000{\times}300mm$ for reinforced concrete (RC), prestressed concrete without rebar (PSC), prestressed concrete with rebar (PSRC) specimens. The applied blast load was generated by the detonation of 55 lbs ANFO explosive charge at 1.0 m standoff distance. The data acquisitions not only included blast waves of incident pressure, reflected pressure, and impulse, but also included displacement, acceleration, and strains at steel, concrete, PS tendon. The results can be used as basic research references for related research areas, which include protective design and blast simulation under blast loading.
본 연구는 비부착 긴장재를 갖는 부재에 대한 일련의 연구중 두 번째에 해당한다. 첫 번째 연구(1)에서는 기존연구의 제안식과 현행의 ACI 규준의 문제점을 고찰하고 기존의 총 167개 실험결과와 비교·분석하였다. 본 연구에서는 소성힌지 길이 개념과 변형도 적합조건에 의해서 비부착 긴장재의 응력을 평가할 수 있는 방법에 대한 검토를 통하여, 새로운 설계식을 제안하였다. 이는 이론적인 분석에 의한 변수설정과 기존 실험결과를 이용한 중회귀분석법을 사용하였다. 그리고 제안된 설계식을 기존의 식들과 비교하여 좋은 결과를 얻었으며, 제안된 설계식의 특성을 다음과 같이 설명하였다. (1)비부착 긴장재의 응력산정시 유효프리스트레스, 일반철근의 양, 작용하중의 형태 등은 중요한 변수로 작용할 수 있으므로 설계식에 고려하는 것이 바람직하다. (2)비부착 긴장재의 응력산정식은 현행 ACI 규준식과는 다르게 fc'/ p항의 제곱근과 비례하는 함수관계에 있다. (3)스팬-춤비가 비부착 긴장재의 응력에 미치는 영향은 소성힌지 길이의 개념에 의해서 역학적으로 타당하게 설명할 수 ldT다.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.7
no.4
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pp.319-332
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2013
The purpose of this study was to investigate the design comparison of totally prefabricated bridge substructure system. Prefabricated bridge substructure systems are a relatively new and versatile alternative in substructure design that can offer numerous benefits. The system can reduce the work load at a construction site and can result in shorter construction periods. The prefabricated bridge substructures are designed by the methods of Korea Highway Bridge Code (KHBD) and load and resistance factor design (AASHTO-LRFD). For the design, the KHBD with DB-24 and DL-24 live loads is used. This study evaluates the design method of KHBD (2005) and AASHTO-LRFD (2007) for totally prefabricated bridge substructure systems. The computer program, reinforced concrete analysis in higher evaluation system technology was used for the analysis of reinforced concrete structures. A bonded tendon element is used based on the finite element method, and can represent the interaction between the tendon and concrete of a prestressed concrete member. A joint element is used in order to predict the inelastic behaviors of segmental joints. This study documents the design comparison of totally prefabricated bridge substructure and presents conclusions and design recommendations based on the analytical findings.
Choi, Seung-Ho;Heo, Inwook;Kim, Jae Hyun;Jeong, Hoseong;Lee, Jae-Yeon;Kim, Kang Su
Computers and Concrete
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v.30
no.1
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pp.75-83
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2022
This study introduced a post-tensioned precast concrete system that was developed and designed to improve the performance of joints by post-tensioning. Full-scaled specimens were tested to investigate flexural performances at the negative moment region, where the test variables were the presence of slabs, tendon types, and post-tensioned lengths. A specimen with slabs exhibited significantly higher stiffness and strength values than a specimen without slabs. Thus, it would be reasonable to consider the effects of a slab on the flexural strength for an economical design. A specimen with unbonded mono-tendons had slightly lower initial stiffness and flexural strength values than a specimen with bonded multi-tendons but showed greater flexural strength than the value specified in the design codes. The post-tensioned length was found to have no significant impact on the flexural behavior of the proposed post-tensioned precast concrete system. In addition, a finite element analysis was conducted on the proposed post-tensioned precast concrete system, and the tests and analysis results were compared in detail.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.3
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pp.303-314
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2010
A study for the nonlinear analysis method of prestressed concrete(PSC) girders with external tendons is presented. The PSC girders with external tendons show the complex nonlinear behavior due to the slip of external tendons at deviator and the change of eccentricity between the girders and external tendons. The external tendon between anchorage-deviator or deviator-deviator is modeled as an assemblage of the curved elements. The slip effect of the external tendon at deviator is taken into account using the force equilibrium relationship between the friction force and the driving force at each deviator. The finite element model and analysis method of the external tendon suggested herein are integrated in the nonlinear analysis program of segmentally erected PSC frames developed by the authors. The proposed analysis method is verified through the comparison of the analysis and experimental results obtained from other investigators. From the ultimate analysis results of PSC beams with external tendons having different number of deviators, the yielding and ultimate loads of PSC beams found to be increased as the number of deviators are increased. In addition, the ultimate capacity of the PSC beam increases according to the increase of friction coefficient between deviator and external tendon, whereas found to decease over the certain value of friction due to the effect of the moment transmitted to the member by the friction force exerted from the external tendon.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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