연속 강합성거더교의 온도프리스트레싱 효과 해석을 위한 간략해석법의 개발
Simplified Method for Analysis of Thermal Prestressing Effect in Continuous Composite Girder Bridges
김준환(서울디지털대학교); 김상효(연세대학교); 안진희(연세대학교); 최규태(연세대학교)
27권 6A호, 805~810쪽
초록
온도프리스트레싱 공법을 이용한 연속 강합성거더교의 시공은 연속지점부의 콘크리트 바닥판에 프리스트레스를 도입함으로써 교축직각방향으로 발생하는 인장균열을 억제하는데 그 목적이 있다. 교량의 시공시 일시적으로 인위적인 온도경사를 강거더에 발생시켜 발생하는 거더의 휨변형이 프리스트레싱을 위한 외력으로 작용하므로 별도의 긴장재가 필요 없으며 교축방향 보강철근 사용량 및 강거더 단면을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 온도프리스트레싱 효과의 해석에 있어서는 인위적인 가열로 인한 비선형의 온도분포를 고려하여야 하므로 이전까지의 연구에서는 3차원 입체요소를 사용한 유한요소해석에 의존해왔다. 또한 이전의 해석기법에서는 3차원 열전달해석과 열탄성해석을 연계하는 방법을 적용하여 모형화가 어렵고 해석시간이 많이 소요되며 비전문가는 사용이 어렵다는 단점이 있었다. 본 연구에서는 연속 강합성거더교의 온도프리스트레싱 효과를 해석함에 있어 수치해석 모형화와 해석에 소요되는 해석비용을 획기적으로 감축하고 설계 실무자들이 쉽게 접근할 수 있도록 온도프리스트레싱 효과의 간략 해석법을 개발하였다. 이전의 연구에서 제안된 기존 해석법을 활용한 2경간 연속 강합성거더교의 해석결과와 비교·분석한 결과, 간략 해석법은 기존 해석법 대비 5% 이내의 오차를 보여 온도프리스트레싱을 적용한 설계 실무에 충분히 적용이 가능한 것으로 판단되었다.
Abstract
The purpose of thermally-prestressed continuous composite girder bridges lies in mitigation of transverse cracks in the concrete deck. Instead of using tendons for prestressing, the thermal prestressing method utilizes the deflection of steel girders induced by a temporary heating process without mechanical prestressing. While the transverse cracks can be effectively controlled, decrease in the amount of rebar and the steel girder's section area is also possible. Although the computation method of thermal prestressing effect proposed in previous studies can give accurate results, the computation cost is high and may be difficult for inexperienced engineers. In this study, a simplified method is proposed for computing the thermal prestressing effect, which neglects the heat transfer analysis procedure and utilizes simple 2-D beam element FE models. Comparison of the computation results using existing and simplified methods was performed where the error between the two methods was less then 5%. Therefore, it is concluded that the simplified method can be used with acceptable accuracy for computation of the thermal prestressing effect.
- 발행기관:
- 대한토목학회
- 분류:
- 공학