외부 긴장재를 이용한 강합성교의 보강 설계에 관한 연구

Abstract

경제 발전 시대에 건설된 많은 교량들은 교통량의 증가에 의하여 가설 시기에 비하여 내하력이 떨어지는 교량의 수가 증가하고 있다 .이에 노후화 된 강합성교에 대한 보수보강 공법중 기존의 다른 보강공법과 비교하여, 외부 긴장재를 이용한 보강공법은 실용성과 경제성에 있어서 효과적인 보강기술의 하나로써 많은 연구가 진행되고 있으며 그 적용사례가 증가하고 있다. 그러나 일반적으로 축력이 작용하지 않는 것으로 설계되는 강합성보에 외부긴장에 의해 도입되는 긴장력은 강합성보에 축력과 휨모멘트를 동시에 작용시키게 된다. 따라서 강합성보는 긴장력 도입 시 긴장력에 의해 횡 비틀림 좌굴에 대한 검토가 이루어져야 한다. 본 논문에서는 외부긴장재로 긴장력이 도입된 단순 강합성보에서 좌굴형상을 가정하고, 이것을 탄성에너지의 균형으로 긴장력 도입에 의한 횡 비틀림 좌굴강도를 산정하는 식을 유도하였다. 그리고 유도한 횡 비틀림 좌굴의 특성을 파악하기 위하여 변수를 이용한 수치해석을 하였다. 수치해석으로 강합성보에 횡 비틀림 좌굴에 대하여 특성을 분석하고, 좌굴에 대한 안정성 검토방법을 제안하였다. 그리고 목표 보강 효과를 얻기 위한 긴장력인 필요 긴장력 산정식을 허용응력법을 기초로 유도하고 프리스트레스 감소량을 고려한 유효 긴장력 산정방법을 제안하였다. 마지막으로 실 교량에 적용하여 본 논문에서 다룬 외부긴장재를 이용한 강합성보의 보강 설계를 하였고 좌굴검토를 수행하였다.; Steel and concrete composite bridges are very attractive solution for short and medium span bridges. The concept of prestressing using external tendons has been used as an effective technique to strengthen composite steel-concrete gerders in bridges that are deteriorating due to increasing overloading and progressive structural aging. However, prestressing using external tendons are susceptible to lateral torsional buckling in a lower flange and web of Steel girders during jacking. This paper presents the analysis for lateral torsional buckling behavior of the externally prestressed composite beams. In order to evaluate elastic critical buckling load, the lateral torsional buckling solution are shown to be given by a quadratic equation is based on a virtual work formulation. Using the derived elastic critical buckling loads equation, elastic critical buckling loads with respect to section properties and length of beam are presented as a graphical form. And, in order to achieve an more economical and effective strengthening, design variables such as configuration of tendon, the number of tendons and the required tendon force have to be determined effectively to reinforce an existing bridge with external tendons. As a result, It is drawn on the importance of lateral torsional buckling when a post-tensioned composite beam is stressed during jacking.