A numerical analysis in linear-elastic state for prestressed concrete tanks including the time-dependent effects due to creep and shrinkage of concrete, relaxation of prestressing cable have been studied by many researchers. In this paper, not only the time dependent factor but also the nonlinear elasto-plastic behavior are considered. Prestresses are considerde in vertical and circumferential direction.
The rebound hammer test and the measurement of ultrasonic pulse velocity(UPV) have been widely used for the physical properties & condition evaluation of reinforced & prestressed concrete structures for a long time, but the acoustoelastic effects by the prestressing in the prestressed concrete structures on the rebound number and ultrasonic pulse velocity have not been studied clearly. Therefore, this study investigated the data distribution of the rebound numbers and ultrasonic pulse velocities in reinforced and prestressed concrete slabs of $3000{\times}3000mm$ with a thickness of 250 mm. Also, the Kolmogorov-Smirnov goodness-of-fit test was done in order to identify statistical consistency and reliability. The statistical analysis results show that the rebound number and ultrasonic pulse velocities increased about 1.9% and 2.5%, respectively when prestressing was applied. As expected, the UPV shows better statistical reliability and potential for in situ evaluation than the RB because the RB are more sensitive to testing posture, surface condition, temperature and humidity so on. The experimental data in this study can be used for the condition assessment of reinforced and prestressed concrete structures by the rebound number and ultrasonic pulse velocity.
PSC 합성거더교의 사용성을 만족시키기 위해서는 사용하중 상태에서 구조물에 발생하는 응력과 변형을 정확히 예측하는 것이 필수적이다. 응력과 변형은 콘크리트의 건조수축과 크리프, 그리고 긴장재의 리락세이션에 의한 영향으로 시간에 따라 연속적으로 변화된다. 시간의존적인 영향의 중요성은 전체 구조가 일시에 제작되는 경우보다 단계별로 시공되는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 구조물에서 더욱 커진다. 본 연구에서는 기존 30 m PSC거더 표준단면을 이용한 PSC 합성거더교에 대해 긴장력 도입시기와 콘크리트바닥판 타설시기의 변동성을 고려한 장기거동해석을 수행하였다. 단순교와 연속교에 대해 시공단계별 장기거동 해석을 위한 PSC 합성거더교 전용해석프로그램을 개발하였으며 이를 이용하여 변수해석을 수행하였다. 시공단계별 변수해석결과를 토대로 PSC 합성거더교의 장기거동특성과 현행 프리스트레스 감소량과 관련된 현행규정의 적용한계성을 분석하였다.
Cable-girder anchorage joint is the critical part of cable-supported bridges. Tensile-plate anchorage (TPA) is one of the most commonly used types of cable-girder anchorage joints in steel girder cable-supported bridges. In recent years, it has been proposed by bridge designers to apply TPA to concrete girder cable-supported bridges to form composite cable-girder anchorage joint (CCGAJ). In this paper, the mechanical performance of CCGAJ under tensile force is studied through experimental and numerical analyses. Firstly, the effects of the external prestressing (EP) and the bearing plate (BP) on the mechanical performance of CCGAJ were investigated through three tests. Then, finite element model was established for parametrical study, and was verified by the experimental results. Then, the effects of shear connector forms, EP, BP, vertical rebar rate, and perforated rebar rate on the tensile capacity of CCGAJ were investigated through numerical analyses. The results show that the tensile capacity of CCGAJ depends on the first row of PR. The failure mode of CCGAJ using headed stud connectors is to form a shear failure surface at the end of the studs while the failure mode using PBLs is similar to the bending of a deep girder. Finally, based on the strut-and-tie model (STM), a calculation method for CCGAJ tensile capacity was proposed, which has a high accuracy and can be used to calculate the tensile capacity of CCGAJ.
In order to constrain the railway roadbed settlement which causes track irregularity, and thus threats running stability and ride quality, advanced Back-to-Back (BTB) reinforced retaining wall was numerically analyzed as railway roadbed structure. This study is intended to improve conventional Back-to-Back reinforced retaining wall as the technology which would reduce the roadbed settlement in a way of constraining the lateral displacement of its prestressed vertical facing and inducing arching effects in roadbed (backfill) placed between masonry diaphragm wall and vertical facing. As a result of numerical analysis, it was found that the roadbed settlement was reduced by 10% due to the prestressed vertical facing and embedded masonry diaphragm wall of the advanced Back-to-Back reinforced retaining wall system.
In this study, parametric analyses on a hoop-type PZT (lead-zirconate-titanate) interface are performed to estimate the effects of the PZT interface's materials and geometries on sensitivities of impedance responses under strand breakage. The paper provides a guideline for installing the PZT interface suitable in tendon anchorages for damage-sensitive impedance signatures. Firstly, the concept of the PZT interface-based impedance monitoring technique in prestressed tendon anchorage is briefly described. A FE (finite element) analysis is conducted on a multi-strands anchorage equipped with a hoop-type PZT interface for analyzing materials and geometric effects. Various material properties, geometric sizes of the interface, and PZT sensor are simulated under two states of prestressing force for acquiring impedance responses. Changes in impedance signals are statistically quantified to analyze the effect of these factors on damage-sensitive impedance monitoring in the tendon anchorage. Finally, experimental analyses are performed to demonstrate the effects of materials and geometrical properties of the PZT interface on damage-sensitive impedance monitoring.
The time-dependent analysis of prestressed concrete bridges built adopting the incremental launching technique is presented. After summarizing the well known results derived from the elastic analysis, the problem is approached in the visco-elastic domain taking into account the effects consequent to the complex load history affecting the structure. In particular, the effects produced by prestressing applied both in the launching phase and after it and by application of imposed displacements and of delayed restraints during the launching phases are carefully investigated through a refined analytical procedure. The reliability of the proposed algorithm is tested by means of comparisons with reference cases for which exact solutions are known. A case study of general interest is then discussed in detail. This case study demonstrates that a purely elastic approach represents a too crude approximation, which is unable to describe the specific character of the problem.
이 논문은 거푸집의 설치없이 간편하게 합성단면을 형성하고 다단계의 자중 프리플렉스 및 프리스트레싱을 비교적 쉽게 구현할 수 있도록 고안된 합성거더 시스템의 휨성능에 관한 것이다. 시공단계를 고려한 3차원 유한요소해석모형을 수립하고 콘크리트 타설방법과 강연선 긴장방법을 변수로 지정하여 합성거더 단면에 작용하는 선응력 분포와 강연선에 의해 도입되는 긴장효과를 수치 해석적으로 분석하였다. 변수 해석 결과를 비교하여 응력분포가 가장 유리한 해석모델의 제작과정을 표준제작단계로 선정하여 비선형비탄성 해석을 통해 극한휨강도를 평가하였다. 이를 국내 설계기준에서 제시하는 기준강도와 비교 검토해보니, 적정 공칭내하력을 보유하는 것으로 확인되어 소요 안전율을 충분히 확보 가능할 것으로 판단된다.
본 연구의 목적은 CFRP판을 다양한 방법으로 보강한 RC보의 휨거동을 실험적으로 비교 분석하고, 프리스트레싱을 도입하여 보강된 콘크리트 구조물의 성능개선 효과와 구조거동을 예측할 수 있는 해석모델을 개발하는 것이다. 이를 위하여 프리스트레싱이 도입된 CFRP판의 부착 및 휨거동 특성을 분석하고, CFRP 및 Epoxy 수지의 거동특성을 규명하였다. 또한 CFRP판의 보강방법과 프리스트레싱 수준 등을 실험변수로 설정하여 콘크리트 보의 휨실험을 수행하고, 개발된 해석모델의 결과와 비교 검증하였다. 연구결과 본 해석기법은 충분한 신뢰도를 가지고 있으므로 CFRP를 사용한 보강설계에 효과적으로 적용이 가능하다고 판단된다.
공장에서 제작한 콘크리트 슬래브를 나열한 후 프리스트레싱 기법을 도입하여 일체화시켜 건설하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 포장의 강선 긴장에 의한 압축력 재하 시 포장체의 거동을 유한요소해석 모델을 개발하여 분석하였다. 먼저 정착구의 개수가 긴장 시 포장체의 압축응력 분포에 미치는 영향을 분석하여 적절한 정착구의 개수를 선정하였다. 그리고 하부층의 수평저항, 포장체의 길이, 슬래브의 두께, 정착단의 전단면적 등의 변수가 포장체의 압축응력 분포에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 분석하였다. 하부층의 수평저항은 압축응력의 손실을 가져오며 이러한 손실은 포장체의 중앙부로 갈수록 증가하게 된다. 또한 포장체의 길이가 길어질수록 하부층 수평저항에 의한 압축응력의 감소가 커지게 된다. 슬래브의 두께는 얇아질수록 하부층 수평저항에 의한 압축응력의 손실이 커지게 된다 하지만 압축력을 가하는 면적인 정착단의 전단면적은 압축응력의 분포에 크게 영향을 미치지는 않는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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