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Finite Element Analysis of Transfer Length in Pretensioned Prestressed Concrete Members

프리텐션 PSC부재의 전달길이 해석 및 예측에 관한 연구

  • Oh Byung-Hwan (Dept. of Civil Engineering, Seoul National University) ;
  • Lim Si-Nae (Dept. of Civil Engineering, Seoul National University) ;
  • Choi Young-Cheol (Dept. of Civil Engineering, Seoul National University)
  • 오병환 (서울대학교 토목공학과) ;
  • 임시내 (서울대학교 토목공학과) ;
  • 최영철 (서울대학교 토목공학과)
  • Published : 2004.06.01

Abstract

The transfer of prestress force in pretensioned prestressed concrete (PSC) members is of great concern because it affects directly the distribution of stress around the transfer zone. The design provision of current design code on the transfer length considers only the prestress intensity and the diameter of prestressing steels. However, other factors such as concrete compressive strength and concrete cover may affect greatly the transfer length. The purpose of the present paper is to explore the various factors that affect the transfer length in pretensioned PSC members. The bond stress-slip relation between prestressing steel and concrete was modeled first from experimental data and then this model was incorporated into the interface element. The interface element was used to perform the finite element analysis for pretensioned PSC members. The results indicate that the compressive strength and concrete cover are also very important parameters which affect the transfer length greatly. This means that the current design code, which considers only the effective prestress and diameter of prestressing steel, must be improved to take into account the other important variables of compressive strength and concrete cover. The present study allows more realistic analysis and design of pretensioned PSC members.

국내외의 건설공사에 프리텐션 방식을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물이 폭넓게 활용됨에 따라 프리텐션부재 단부에서의 응력전달에 관한 관심이 증가되고 있다. 그러나 전달길이에 대한 현행 기준에서는 프리스트레스 힘의 크기와 PS 강재의 직경만을 고려하고 있으나 프리스트레스를 도입할 때의 콘크리트의 강도 및 피복두께 등의 인자들도 전달길이에 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 강선의 직경과 유효 프리스트레스의 크기뿐만 아니라 콘크리트의 압축강도와 콘크리트의 피복두께 등이 PSC부재의 전달길이에 미치는 영향을 정량적으로 규명하고, 이로부터 이 영향 인자들을 고려한 합리적인 전달길이 예측식을 제안하였다. 이 식의 제안을 위하여 먼저 강선과 콘크리트 사이의 부착거동에 대한 부착응력-슬립 모델을 실험 자료로부터 도출한 후 이를 계면요소에 도입하여 다양한 설계변수에 대하여 유한요소해석을 실시하여 전달길이를 구하였다. 이로부터 각 변수가 전달길이에 미치는 영향을 분석하고 이를 바탕으로 설계시 사용할 수 있는 전달길이의 예측식을 유도하여 제안하였다. 본 연구에서 제시한 예측식은 보다 실제적이고 정확한 전달길이를 결정하는데 유용하게 사용될 수 있으며 프리텐션 프리스트레스트 콘크리트 부재의 전달길이에 대한 현행 설계기준을 개선하는 데에 유용한 자료를 제공할 것으로 사료된다.

Keywords

References

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