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변단면 PSC-I BEAM PCB-SLAB 교 해상풍력기초구조물(MCF)
사업분야
 특징사업분야 > 변단면 PSC-I BEAM > 특징
수려한미관
향상된 강성
단면계수 효율성이 좋은 Bulb-Tee 형태의 단면구성
고강도 콘크리트 (fck = 45∼50MPa) 사용
빔 상부플랜지 일부구간에 강성보강용 철근 매입으로 강성(Stiffness) 및 편심효과 증대
  • 인장응력이 발생치 않는 전단면 압축의 Full-prestressing
  • 사용성(진동, 처짐)에 유리
  • 빔의 강성 향상으로 긴장력 도입시 효과적 기능 발휘
강성 보강효과 (RM Progarm 해석결과)
합리적인 강성보강 철근배치로 약 15%의 발생응력 저감효과
상부플랜지 내 철근 보강으로 PS긴장력 도입시 빔 상연 인장응력 제어에 효율적
연속화 방법
개요
변단면 PSC-I BEAM의 연속화는 바닥판 연속화는 물론 빔과 빔의 철근연결을 통한 연속화로 슬래브 연속구조를 통한 슬래브 연속화와 함께 주형 연속화를 구현함으로서 합리적이고 경제적인 연속화 방법
특징
슬래브 연속화는 물론 빔 제작 시 매입된 철근을 서로 강결시켜 연속화
연속지점부 선시공 후 슬래브 시공
빔 중앙부 대비 연속지점부 강성 증대로 연속교 구성에 유리
거더 중앙부 에 발생하는 정모멘트의 감소로 형고 및 자중이 감소
고공에서의 긴장작업 생략으로 시공성 및 경제성 향상
개념도
1.빔 중앙부 대비 연속지점부 강성 증대로 연속교에 구성에 유리
2. 연속지점부 빔과 빔사이 철근 강결 및 연속화
3.슬래브 연속화
4.연속화 시공개념
 ① 변단면 PSC-I빔 가설
 ② 연속지점부 빔과 빔사이 철근 강결 및 콘크리트 타설
   → 빔 연속화 구성
 ③ 슬래브 콘크리트 타설
   → 슬래브 하중 연속교 거동 / 비합성 단면
 ④ 포장 및 활하중
   → 활하중 연속교 거동 / 합성단면
경제성
공법비교표
구 분 변단면 PSC-I BEAM 다단계 긴장형 PSC-I거더 PF 계열 빔
개 요 빔 하연을 곡선형으로 한 변단면으로 PC빔을 제작하여 미관을 향상시킨 개량형 PSC-I빔 빔 제작 시 시공단계별 하중증가를 고려하여 단계적으로 긴장력을 도입하는 다단계 긴장형 PSC-I 빔 강재 I-Girder에 프리플랙션 하중을 재하시킨 후 릴리즈하여 강재의 복원력으로 하부케이싱 콘크리트에 압축응력 도입
특 성 ·빔의 하연이 곡선형의 아치형상
·단 1회의 긴장 시스템
·고강도 콘크리트(45MPa) 사용
·철근연결을 통한 빔 연속화
·직선형의 획일적 단면형상
·2~3차의 복잡한 다단계 긴장
 시스템
·일반 콘크리트(40MPa) 사용
·연속강선에 의한 빔 연속화
·직선형의 획일적 단면형상
·1차 PF 재하 후 2차 긴장력 도입
·일반 콘크리트(40MPa) 사용
·슬래브 연속화
장·단점 ·차별화 된 아치형상으로 미관
 우수
·일반PC빔과 동일 공종 구성으로
 시공성 우수
·다단계 긴장 생략으로 시공성 및
 경제성 향상
·고강도 콘크리트 사용으로 내구성
 우수
·강성보강용철근 매입으로 강성
 증대
·빔과 빔 철근연결을 통한 합리적
 이고 경제적인 연속화 구현
·단부 단면 증대로 부모멘트에
 대한 저항성 증대
·철근연결에 의한 연속화로 교각부
 신축이음 최소화로 유지관리성
 우수
·획일적이고 2차 정착부의 외부
 노출로 미관 불량
·복잡한 다단계 긴장 시스템으로
 시공성 저하
·2~3차의 다단계 긴장작업으로
 시공성 및 경제성 불량
·일반 콘크리트 사용으로 내구성
 보통
·공종 및 사용재료의 복잡성으로
 내구성 확보 불리
·연결강선의 전경간 도입으로
 긴장력 손실 우려
·연결강선 및 강재 등 연속부 구성
 복잡으로 균열 발생 우려
·연결강선에 의한 연속화로 교각
 부에 신축이음 설치가 필요하여
 유지관리 불리
·획일적인 단면 형상으로 미관
 불량
·1차 프리플랙션 도입 후 긴장
 시스템으로 시공성 저하
·프리플랙션 도입 및 강재사용으로
 공사비가 고가
·일반 콘크리트 사용으로 내구성
 보통
·공종 및 사용재료의 복잡성으로
 내구성 확보 불리
·슬래브 만의 연속화 구현으로
 연속효과 미흡
·콘크리트와 강재 혼합 및 PF 도입
 으로 균열 발생 우려
·연슬래브 만의 연속화로 교각부에
 신축이음 개소수가 증가 여 유지
 관리 불리
상부공
개략
공사비
45 ~ 55 만원/M2
(슬래브 공사비 20만원/M2 포함)
48 ~ 60 만원/M2
(슬래브 공사비 20만원/M2 포함)
95 ~ 140 만원/M2
(슬래브 공사비 20만원/M2 포함)
구조 안전성 검증
실물 재하실험
목적 : 변단면 PSC-I빔의 구조안전성 검증
대상 : 경간장 L=40m 규모의 실물 변단면 PSC-I빔
수행기관 : 한국건설기술연구원
실험결과 : 정적재하 및 동특성 검증실험 결과 우수한 구조 안정성 확인
긴장력 도입시 응답측정
긴장력 도입에 의하여 L/2 중앙지점의 솟음량은
최종적으로 59.97 mm가 발생되었고,
L/4 지점과 3L/4 지점의 솟음량은
각각 37.52 mm와 37.41mm로
거의 동일한 솟음이 발생되어 대칭적인 거동을 나타내었다.
정적재하실험
하중에 의한 처짐은 지간 중앙부를 중심으로 대칭적으로 거동하였으며, 설계시의 해석결과와 비교하여 볼 때, 전반적으로 해석결과 보다 작은 처짐이 발생되어 충분한 강성을 확보하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 계측된 변형률로부터 콘크리트의 균열은, 균열이 발생한 것으로 예상된 하중 119.6 tonf 이상의 하중에서 발생하기 시작하여 설계에서 예측한 것보다 안전측으로 거동하는 것으로 확인되었다.
동특성 실험
L/2 위치에서 측정한 진동의 주파수 분석결과, 1차 휨모드에 대한 고유진동수는 3.00Hz, 1차 비틈 모드에 대한 고유진동수는 8.75Hz 그리고 2차 휨모드 및 2차 비틂모드에 대한 고유진동수는 각각 11.5Hz와 20.25Hz로 나타나 진동에 대한 사용성에 무리가 없는 것으로 확인되었다.
준공 교량 내하력 평가
목적 : 변단면 PSC-I빔 연속교 구조안정성 검토를 위한 준공교량 내하력 검증
대상교량 : 3@40=120m(더뮤지엄교, 양평군 소재)
수행기관 : 케이엠티엘 (변단면 PSC-I빔 연속화 방안에 관한 연구과제, 한국건설교통기술평가원)
철도교
목적 : 변단면 PSC-I빔 철도교 동적성능 적용성 검토
해석차량 : 열차별 KTX(420km/hr), 새마을열차(240km/hr), 화물열차(180km/hr)의 최고속도 수행
수행기관 : 한국철도기술연구원
수행결과 : 모든 평가기준을 만족하여 충분한 동적성능을 확보하고 있는 것으로 확인
경간장 [L=30m] [L=35m]
구분 KTX 새마을 열차 화물열차 판정 KTX 새마을 열차 화물열차 판정
설계속도(km/hr) 350 200 150 - 350 200 150 -
임계속도(km/hr) 292 367 218 - 249 313 186 -
고유진동수
(Hz)
결과 4.342 OK 3.701 OK
기준 3.148 ~ 7.443 2.874 ~ 6.632
연직처짐
(mm)
결과 2.564 1.953 4.118 OK 3.650 2.656 5.061 OK
기준 18.75 18.75 18.75 20.0 20.0 20.0
단부회전각
(X10-3 rad)
결과 0.2713 0.2975 0.6735 OK 0.3394 0.3616 0.6890 OK
기준 0.500 3.5 3.5 0.455 3.5 3.5
상판의
연직가속도(g)
결과 0.067309 0.048299 0.059313 OK 0.106450 0.041231 0.045465 OK
기준 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
상판의면틀림
(mm/3m)
결과 0.0482 0.0519 0.0854 OK 0.0624 0.0526 0.0723 OK
기준 1.2 3.0 3.0 1.2 3.0 3.0
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