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콘크리트 장기변형의 구속계수와 선압축력의 손실률
Restraint Coefficient of Long-Term Deformation and loss Rate of Pre-Compression for Concrete

연정흠   (인하대학교 토목공학과UU0001092  ); 주낙친   (인하대학교 토목공학과UU0001092  );
  • 초록

    콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 장기변형의 일부가 구속되는 합성단면에 대해 콘크리트에 발생되는 잔류응력과 이로 인한 콘크리트 단면에 선압축력의 손실을 계산하기 위해 콘크리트 장기변형의 구속계수가 유도되었으며, 선압축력의 손실률을 계산하기 위한 식을 제안하였다. 제안된 구속계수는 재령수정 유효탄성계수가 적용된 환산단면특성으로부터 계산되며, 복잡한 형태의 합성단면에 대해서도 쉽게 적용될 수 있다. 기존 설계기준에서 콘크리트의 장기변형과 관련된 조항을 검토하기 위해서 도로설계편람의 일반 합성단면에 대해 이 구속계수와 선압축력의 손실 계산식이 적용되었다. 부정정력과 신축이음량의 계산에 적용되는 건조수축변형률 $150 ~ 200 $\times$ 10^{-6}$ 은 장기변형의 구속정도가 적은 경우에 과소 계산될 수 있으며, 잔류응력의 계산에 는 적용되는 $180 $\times$ 10^{-6}$ 은 비정상적으로 작은 값이다. 이 논문에서 적용된 PSC 합성단면에 대한 도로교 설계기준의 손실률 16.3%는 ACI 209에 대해서는 안전측으로 계산되었으나 Eurocode 2에 대해서는 안전을 보장할 수 없었다. 강합성 단면의 콘크리트 바닥판에 일반 보강철근의 긴장에 의해 선압축력이 도입되면 철근비의 증가로 긴장에 의한 경우보다 상당히 큰 손실이 발생되었으며, 강재거더의 구속에 의해 긴장된 보강재 선인장력의 손실은 감소한 반면에, 콘크리트 선압축력의 손실은 증가하였다.


    A restraint coefficient for creep and dry shrinkage deformation of concrete in a composite section was derived to calculate the residual stress, and an equation for the loss rate of the pre-compression force was proposed. The derived restraint coefficient was computed by using the transformed section properties for the age-adjusted effective modulus of elasticity. The long-term behavior of complicate composite sections could be analyzed easily with the restraint coefficient. The articles of the current design code was examined for PSC and steel composite sections. The dry shrinkage strains of $150 ~ 200 $\times$ 10^{-6}$ for the computations of the statically indeterminate force and the expansion joint could be under-estimated for less restrained sections such as the reinforced concrete. The dry shrinkage strain of $180 $\times$ 10^{-6}$ for the computation of residual stress in the steel composite section was unreasonably less value. The loss rate of 16.3% of the design code for the PSC composite section in this study was conservative for the long-term deformation of the ACI 205 but could not be used safely for that of the Eurocode 2. For pre-compressed concrete slab in the steel composite section, the loss rate of prestressed force with low strength reinforcement was much larger than that with high strength tendon. The loss rate of concrete pre-compression increased, while that of pre-tension decreased due to the restraint of the steel girder.


  • 주제어

    콘크리트 .   장기변형 .   크리프 .   건조수축 .   합성단면 .   구속계수 .   선압축력의 손실률.  

  • 참고문헌 (12)

    1. CEN (European Committee for Standardization), Eurocode 2: Design of Concrete Structures, ENV (European Prestandard) 1992-1-1, Brussels, Belgium, 1994. 
    2. AASHTO, "Standard Specifications for Highway Bridges," 6th Edition, American Association of Highway and Transportation Officials, 1996. 
    3. 대한토목학회, 건설교통부 제정 도로교 표준시방서, 기문당, 1996. 
    4. 한국콘크리트협회, "건설교통부 제정 콘크리트구조 설계기준," 기문당, 1999. 
    5. Bazant, Z. P., "Prediction of Concrete Creep Effects Using Age-Adjusted Effective Modulus Method," ACI Structural Journal, Vol. 63, 1972, pp.212-217. 
    6. 장승필, 심창수, 최규용, 정철헌, "프리캐스트 교량 바닥판의 종방향 프리스트레스 손실량," 대한토목학회 논문집, 제19권, I-6호, 1999, pp.917-927. 
    7. Gilbert, R. I., "Time Effects in Concrete Structures," Elsevier, Amsterdam, 1988. 
    8. 한국도로교통협회, "건설교통부 제정 도로교 설계기준," 도서출판 건설정보, 2000. 
    9. 건설교통부, 도로설계편람 III, 한국건설기술연구원, 2001. 
    10. 한만엽, 김진근, 이차돈, 박준범, "프리스트레스를 단계적으로 도입하는 IPC 거더의 설계 이론 연구," 한국콘크리트학회 논문집, 제12권, 4호, 2000, pp.121-130. 
    11. ACI Committee 209, "Prediction of Creep, Shrinkaga, and Temperature Effect in Concrete Structures," ACI 209R-92, American Concrete Institute, 1997. 
    12. 구민세, 박영제, 정봉수, "하중재하를 이용한 연속 프리플렉스 합성보의 라멘구조에의 적용," 대한토목학회 학술발표회 논문집, 2000, pp.661-664. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Yon Jung-Heum ; Kim Do-Goon 2004. "Design of Additional Tendon Force and Evaluation of Resistant Moment for Prestressed Concrete Composite Section" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, 16(3): 335~344     
    2. Yon, Jung-Heum ; Kim, Eui-Hun 2009. "Sensitivity Analysis of Generalized Parameters on Concrete Creep Effects of Composite Section" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, 21(5): 629~638     

 저자의 다른 논문

  • 연정흠 (12)

    1. 1998 "수치해석에 의한 콘크리트 동적 파괴특성의 평가" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 11 (4): 383~390    
    2. 2001 "콘크리트 삼점 휨시험편의 성장하는 균열에 대한 저항곡선" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 13 (6): 568~574    
    3. 2002 "콘크리트 CLWL-DCB 시험편의 저항곡선" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 14 (3): 357~364    
    4. 2002 "콘크리트 삼점휨 시험편의 동적 파괴거동" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 14 (5): 689~697    
    5. 2003 "콘크리트의 파괴저항에 대한 균열속도의 영향" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 15 (1): 52~59    
    6. 2003 "콘크리트의 연속적인 균열성장에 대한 수정 특이-파괴진행대 이론" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 15 (6): 802~810    
    7. 2004 "국내 연속 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 거더교" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 16 (5): 35~41    
    8. 2004 "프리스트레스트 콘크리트 합성단면에 도입되는 추가 긴장력 설계와 저항모멘트 평가" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 16 (3): 335~344    
    9. 2004 "수정 특이-파괴진행대이론의 파괴특성에 대한 균열속도의 영향" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 16 (4): 511~520    
    10. 2009 "합성단면의 콘크리트 크리프 효과에 대한 일반화 매개변수의 민감도 분석" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 21 (5): 629~638    

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