손상된 저보강 RC보의 외부 긴장 보강 후 휨거동 실험

유성원,서정인 한국구조물진단유지관리공학회 2013 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.17 No.3

외부강선으로 보강된 철근콘크리트 보에 대한 기존 연구 대상은 과보강 철근콘크리트 보가 대부분이다. 그러나 이러한 저보강 철근콘크리트 보에 대한 외부 강선 보강은 보강 텐던의 양이 아주 적어서 외부 강선의 보강 효과를 명확하게 분석할 수 없다는 문제점이 있다. 이러한 이유로 본 연구에서는 손상된 저보강 철근콘크리트 보를 외부강선으로 보강한 경우를 선택하여 연구를 수행하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 실험을 통하여 보강 효과를 평가하고 적절한 보강방법을 찾기 위해서 7개의 실험 부재를 제작하여 휨거동 실험을 실시하였다. 실험 결과에 의하면, 강선량이 증가할수록 보강효과는 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 에폭시 레진으로 균열을 보수하면 그 효과는 더욱 커지는 것으로 나타났다. 또한 외부 강선의 극한응력에 대한 AASHTO 1994와 ACI-318 설계식은 실험결과와 잘 일치하지 않는 것으로 나타났다. 이러한 본 연구의 결과는 향후 손상된 철근콘크리트 보의 적정 보강 방법을 제시하는 데 효과적일 것으로 예상된다. Most experiments carried out in the previous studies dealt with the highly reinforced concrete beams (RC beams) in case of rehabilitating with external tendon. However, the reinforcing effect of external tendons cannot be clearly analyzed in this kind of RC beams because the rehabilitating tendon quantity for it is too small. By this reason, this study chose the low RC beams rehabilitated with external tendons. Therefore, in this study, 7 test beams were manufactured and flexural behavior tests were performed to assess the reinforcing effect and to find more proper rehabilitating method by external tendon. The reinforcing effect increased according to the quantity of tendons, and was especially added by repairing cracks with epoxy resin. It was shown that the design equations of AASHTO 1994 and ACI-318 did not show a good agreement with test results. The result of this study will be able to be used effectively in finding the more proper rehabilitating method of the damaged RC beams.

구조물 노후도를 반영한 외부긴장 보강 효과에 관한 실험적 연구

김상현 ( Sang-hyun Kim ),정우태 ( Woo-tai Jung ),강재윤 ( Jae-yoon Kang ),박희범 ( Hee-beom Park ),박종섭 ( Jong-sup Park ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.25 No.1

콘크리트 구조물은 재료의 열화나 초과된 하중 및 환경적 요인에 의해 점차 노후화 되며 그 성능이 감소하여 구조물의 사용성 및 안전성에 영향을 미치게 된다. 노후 교량의 보강 공법 중 외부긴장 공법이 널리 사용 중이지만, 노후도에 따른 보강 효과 및 영향 규명은 미흡한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 구조물의 노후도를 콘크리트 압축강도 및 인장철근량의 감소로 가정하고 노후도에 따른 외부긴장 공법의 보강효과를 확인하기 위해 무보강 및 외부긴장 공법을 적용한 실험체의 4점 재하실험을 수행하여 보강 여부에 따른 거동을 분석하고 보강 효과를 확인하였다. 실험 결과 정착구의 조기 탈락에 따른 극한 상태의 보강량을 확인하기 어려웠으며, 이에 따라 외부긴장 보강 공법의 적용 시 앵커볼트에 관한 규정 준수가 필요하다. 외부긴장 보강 여부에 따라 균열하중 및 항복하중이 증가하였으나, 균열 이전에는 보강 전, 후의 강성이 유사하여 보강 효과를 확인하긴 어려웠다. Concrete structures gradually age due to deterioration of materials or excess loads and environmental factors, and their performance decreases, affecting the usability and safety of structures. Although external tension construction methods are widely used among the reinforcement methods of old bridges, it is insufficient to identify the effects and effects of reinforcement depending on the level of aging. Therefore, in this study, a four-point loading experiment was conducted on the subject with the non-reinforced and external tensioning method to confirm the reinforcement effect of the external tensioning method, assuming the aging of the structure as a reduction in the compressive strength and tensile reinforcement of concrete, to analyze the behavior of the reinforcement and confirm the reinforcement effect. As a result of the experiment, it was difficult to identify the amount of reinforcement in the extreme condition due to early elimination of the anchorage. Therefore, compliance with the regulations on anchor bolts is required when applying the external tension reinforcement method. Crack load and yield load increased depending on whether external tension was reinforced, but before the crack, the stiffness before and after reinforcement was similar, making it difficult to confirm the reinforcement effect.

네트형 외부 긴장재에 의한 슬래브교 보강 실험

한만엽,강태헌,최석환 한국구조물진단유지관리공학회 2011 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.15 No.5

국내의 지형 특성으로 인해서 교량의 많은 부분이 슬래브교 형식이다. 차량이 대형화하고 교통량이 증가하면서 노후 슬래브교의 보강이 필요한 경우가 많다. 본 연구에서는 노후화된 슬래브교를 효과적으로 보강할 수 있는 외부 긴장재 보강공법을 제안하였다. 종방향 및 횡방향 외부 프리스트레싱을 이용한 네트형 보강법은 슬래브 중앙부의 처짐을 효과적으로 보강할 수 있는 방법이며, 하부공간을 침해하지 않으므로 실제 적용성이 뛰어나다. 실험을 통해서 제안한 보강법으로 인해서 향상되는 내하력의 크기를 검증하였다. 실험에서는 세 가지 서로 다른 하중조건에 대하여 처짐 및 변형률을 계측하여 보강의 효과를 비교, 분석하였다. 네트형 긴장재 보강 전후의 휨강성의 증가량은 재하 종류별로 30.7~107.3% 증가하였다. 보강 전후 처짐의 감소율은 27.6~52.2%에 달하였다. 종방향 및 횡방향 프리스트레싱으로 인한 네트형 보강법은 슬래브교의 중앙부 보강에 매우 효과적이며, 중앙에 집중되는 하중 뿐만 아니라 편기 재하되는 하중에 대해서도 유사한 보강효과가 있다. 또한 네트형 보강법은 필요에 따라 재긴장이 가능하므로 유지보수 및 사용성 측면에서 장점이라 할 수 있다. Large portion of the domestic bridges are slab bridges reflecting the geographical characteristic of the country, where exists lots of inclines and small winding brooks. Many of the slab bridges are damaged and superannuated as they become obsolete. Deterioration is accelerated when the traffic density becomes large and heavy vehicles pass frequently. A strengthening method for deteriorated slab bridges was studied in this work. The examined net-type strengthening method uses both longitudinal and transverse prestressing for strengthening. In this way, the deflection at the center of the slab can be better controlled, and consequently, the slab is more efficiently strengthened. Three slab specimens were fabricated for the experimental test and subjected to three different loading conditions, and the load bearing capacities and deflections of slabs were examined. Flexural stiffness of slabs increased by 30.7~107.3%, and deflection of slabs decreased by 27.6~52.2% after net-type strengthening. The net-type prestressing is efficient to the strengthening for the center of a slab, and its efficiency is also valid under eccentric loadings. Since extra prestress forces can be added in the future, if necessary, the net-type strengthening system is advantagous for the maintenance and repair of slab bridges.

조적벽체의 형상비에 따른 접착형 보강재의 보강효과에 관한 실험적 연구

박병태,권기혁 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.21 No.4

비보강 조적조 건축물은 재료의 특성상 지진과 같은 횡력에 취약하지만, 국내에는 여전히 많은 조적조 건물이 존재한다. 특히 현재 남아있는 조적조 건축물의 대부분이 20년 이상 노후화됨에 따라 재해감소를 위한 경제성 있는 보강법의 개발이 요구된다. 본 논문에서는 이러 한 노후 된 조적조 건축물의 보강법의 하나로 접착형 보강재를 활용한 조적벽체의 외부 보강법을 제시하였으며, 보강효과 검증을 위해 총 6개 의 실험체를 형상비(L/H=1.0, 1.3, 2.0)를 변수로 제작하여 정적가력실험을 실시하였다. 실험결과, 보강전·후 조적벽체는 강체회전 및 미끄러 짐에 의해 파괴가 발생하였고, 접착형 보강재 부착후 벽체의 최대내력, 최대변위, 소산에너지량은 증가하여 우수한 보강효과를 확인하였다. 또 한 기존 유리섬유를 활용한 증가된 전단강도식에 착안하여 비보강 조적벽체에 대한 접착형 보강재의 설계안을 도출하여 적용을 위한 기초자 료를 제공하였다. Unreinforced masonry buildings are vulnerable to lateral forces, such as earthquakes, owing to the nature of the building materials, yet numerous masonry buildings remain in South Korea. Since the majority of the existing masonry buildings were constructed more than 20 years ago, it is necessary to develop economical reinforcement methods for disaster reduction. In this study, external reinforcement of masonry walls using adhesive stiffeners was proposed as a reinforcement method for such age-old masonry buildings. Six specimens were fabricated with different aspect ratios (L/H = 1.0, 1.3, and 2.0) and used in static load tests to verify the reinforcement effect. The experimental results showed that the masonry walls before and after reinforcement were ruptured by rigid body rotation and slip. In addition, the maximum strength, maximum displacement, and dissipated energy of the walls were shown to increase after applying the adhesive stiffeners, thereby verifying the excellent reinforcement effect. Furthermore, an adhesive stiffener design for unreinforced masonry walls was proposed based on the increased shear strength achieved by using conventional glass fibers. The proposed design can be used as a basis for the application of adhesive stiffeners for unreinforced masonry walls.

외부 후 긴장 공법을 이용한 강합성보의 보강에 관한 연구

박용걸,박영훈,이승용,Park, Yong-Gul,Park, Young-Hoon,Lee, Seung-Yong 한국강구조학회 2000 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.12 No.5

외부 후 긴장 공법은 설계에 수반되는 구조해석이 비교적 명확하여 강교량 구조물뿐만 아니라 건축구조물 등 그 적용 범위가 매우 넓은 보강방법이다. 본 연구에서는 후 긴장 공법에 있어서 긴장력 도입 과정의 강합성보의 거동을 연구하기 위하여 긴장력 증가에 따른 긴장재, 경간 중앙부 하부 플랜지, 정착단 주형 하부 플랜지의 도입 변형율과 긴장재 절곡 각도에 따른 도입 전단력 및 압축력을 실험 및 해석적으로 분석하였다. 또한 긴장력 도입 후 정적 휨 재하 실험을 수행하여 긴장력 도입 정도에 따른 휨 보강 정도를 분석하였으며, 절곡 각도의 변화에 따른 전단보강 및 휨 보강 양상을 연구하였다. 그 결과 외부 후 긴장력 도입에 따른 휨 보강 효과가 매우 높은 것으로 분석되었으며, 긴장재의 절곡 배치에 의해서는 추가적으로 전단보강 효과까지 나타났다. In strengthening structure, the external post-tensioning method which secure clearness in the structure analysis process is adopted to bridges as well as architecture structure. In this study, to investigate the behavior of composite beam in the process of post-tensioning, the amount of prestress force loss, the amount of prestressed compression stress at the lower flange and the behavior of lower flange connected with anchorage are analyzed by comparing the results of finite element analysis with the measured results of installed strain gauges. After finishing the post-tensioning, the strengthening effect of external post-tensioning method is analyzed by static loading test. It is also investigated that the strengthening effect of shear section in the harped external post-tensioning specimens.

μ-GA에 의한 RC 중공슬래브교의 최적보강

최세휴,박경식 한국구조물진단유지관리공학회 2010 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.14 No.4

본 연구에서는 RC 중공슬래브교의 내하력을 향상시키기 위한 외부 프리스트레싱을 이용한 보강에 있어서 마이크로 유전알고리즘(μ-GA)을 이용한 최적보강방법을 제시하였다. 최적보강을 위한 보강 유형으로 Queen-post 유형과 King-post 유형이 고려되었다. 마이크로 유전알고리즘을 이용하여 RC 중공슬래브교의 최적보강을 위한 보강 유형과 편향재, 긴장재 면적, 필요한 앵커 개수 등을 산정하였다. 목적함수는 보강에 사용된 긴장재와 강재비용을 무차원화하여 구성하였으며, 제약조건은 교량과 앵커설계를 위한 시방서 내용을 고려하여 형성하였다. RC 중공슬래브교의 보강설계를 실시한 후 그 결과를 분석하여 제안된 방법의 타당성을 제시하였다. In this study, the optimal strengthening by micro genetic algorithm(μ-GA) method is proposed for improvement of load-carrying capacity of RC hollow slab bridges using external prestressing. The Qeen-post type and King-post type are considered for the optimal strengthening. The type for optimal strengthening, deviator, areas of tendons and the number of anchor are calculated by μ-GA. The objective function is constituted with dimensionless cost of tendon and steel for optimal strengthening. The constraints are formulated by design specification for bridges and anchors. The validity of this study is presented by analysis of the results after the optimal strengthening of the RC hollow slab bridge.

외부 포스트텐션 보강공법의 개발 및 평가

임재형,문정호 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.5

포스트텐션 보강공법은 이미 변형된 구조물을 원상태로 회복시키면서 구조적인 성능을 향상시키는 능동적인 보강방법으로 알려져 있다. 그러나 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법은 긴장재의 압축력이 보강부재에 인장응력을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 보완한 Bow 공법을 개발하고, 개발된 공법에 대한 평가로써 실험 및 해석연구를 통하여 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법과 Bow 공법을 비교하였다. 연구결과, 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법에서는 프리스트레스에 의하여 보강부재에 인장응력이 발생할 수 있음과 압축력 흡수장치를 사용한 Bow 공법에서는 보강부재에 인장응력이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다. A technique strengthened to the reinforced concrete members using the external post- tensioned method offers the advantages in speed and simplicity of installation over other, established, strengthening techniques. But this technique has many unreasonable facts. This paper are analyzed an unreasonable facts of the previous external post-tension technique. The purpose of this paper proposed Bow system as the new technique strengthened to the reinforced concrete members. The Bow system which is better technique than the previous technique was introduced with the experimental/analytical data.

유사동적실험에 의한 프리캐스트 보강블럭벽 공법을 적용한 비내진상세를 가지는 실물 2층 R/C 골조의 내진성능 평가

이원훈,이은경,이강석 대한건축학회지회연합회 2024 대한건축학회연합논문집 Vol.26 No.4

이 연구는 기존의 내진 보강 방법의 단점을 보완하고 개선하는 새로운 개념인 프리캐스트 철근 블록 벽(PRBW)을 제안한다. PRBW 내진 보강 방법은 내진 보강 공사 중에도 거주자가 건물에 계속 거주할 수 있도록 하며, 보강으로 인한 건물 중량 증가를 최소화하고 우수한 접합 시공성을 제공한다. 특히, 전형적인 강도 증대 내진 보강 요구 사항이 있는 철근 콘크리트(R/C) 건물에 적합하며, 주로 전단 파괴에 지배되는 비내진 세부 사항을 갖는 기존 비내진 R/C 건물에 쉽게 적용 가능한 내진 보강 방법으로 활용될 수 있다. 기존의 비내진 R/C 건물을 기반으로 한 물리적 2층 R/C 프레임 실험체를 사용하여 외부에 부착된 PRBW 보강 시스템의 복원력, 강성 증대, 내진 응답 변위 제어 능력을 검증하기 위해 유사동적 실험을 수행하였다. 연구 결과, 한국의 설계 기준 지진(DBE) 수준인 200 cm/s²에서 비보강된 R/C 프레임은 전단 파괴를 경험한 반면, PRBW 내진 보강이 적용된 프레임은 경미한 내진 피해만을 입었다. 최대 고려 지진(MCE)인 300 cm/s²에서도 중등도의 내진 피해만 예상되었다. 본 연구는 새로 개발된 PRBW 내진 보강 방법의 효과를 성공적으로 입증하였다. This study proposes a new concept called Precast Reinforced Block Wall (PRBW), which improves and complements the drawbacks of existing strength enhancement seismic reinforcement methods. The PRBW seismic reinforcement method allows residents to continue residing in buildings while seismic reinforcement construction is underway. It minimizes the increase in building weight due to reinforcement and exhibits excellent joint constructability. Especially suitable for R/C buildings with typical strength-enhancing seismic reinforcement requirements, which typically exhibit non-seismic details dominated by shear failure, PRBW serves as an easily implementable seismic reinforcement method. Using a physical two-story R/C frame specimen based on existing non-seismic R/C buildings, pseudo-dynamic experiments were conducted to verify restorability, stiffness enhancement, and seismic response displacement control capability of the externally attached PRBW reinforcement system. The research findings indicated that under Korea’s Design Basis Earthquake (DBE) level of 200 cm/s², the unreinforced R/C frame experienced shear failure, while the frame reinforced with PRBW seismic reinforcement suffered minor seismic damage. Even under the maximum considered earthquake (MCE) of 300 cm/s², only moderate seismic damage was expected. This study successfully validated the effectiveness of the newly developed PRBW seismic reinforcement method.

와이어로프로 외부 보강된 RC 기둥의 반복거동에 관한 실험적 연구

허승웅,윤승조,곽기도 대한건축학회지회연합회 2022 대한건축학회연합논문집 Vol.24 No.3

오랫동안 큰 규모의 지진이 없었던 우리나라에 최근 발생한 2017년 경주지진과 2018년 포항지진은 많은 국민에게 큰 충격과 공포로 다가왔다. 포항지진으로 약 754개의 건물에 크고 작은 피해가 발생하였다. 그 중에서 필로티 건축물, 내진설계가 되지 않은 아파트나 학교 건물, 건물 외벽에 설치된 치장 벽돌(비구조재)에 큰 피해가 집중되었다. 필로티 건물들을 조사한 결과, 대부분 건물에서는 이러한 특별지진하중을 적용하지 않았다. 연구결과 해당 건물들에 특별지진하중을 적용했다면, 피해가 대폭 경감되는 것으로 조사되었다. 포항지진 발생 이후, 많은 구조기술자와 인력을 급파하여 현장조사를 통해 건물들의 피해 정도를 조사하고 건물사용 가능 여부에 대한 판정과 긴급 보강안을 제시하였다. 하지만 긴급 보강안에 있어서 현장 상황에 맞는 적절한 보강공법 및 매뉴얼에 관한 기술이 요구되었다. 본 연구에서는 철근콘크리트 필로티 기둥에 응급 및 내진 보강공법에 유용한 와이어로프를 이용하여 외부 보강공법 Ho, S. W., Kuroki, M. and Kikuchi, K. (2016). Splitting Bond Strength of Deformed Longitudinal Reinforcing Bars in R/C Columns Strengthened Laterally with External PC Rods, Journal of Structural Construction Engineering. N.603, 131-138 을 적용하였다. 와이어로프를 이용한 외부 보강공법의 상세 매뉴얼 제안을 위한 기초적 자료 수집을 위하여 외부 보강된 RC 기둥의 횡 하중 거동에 따른 내력성능 평가를 수행하였다.

PSC 교량의 보강공법에 대한 실험적 연구

김현호,김기봉,정인근,송재필 中央大學校 建設環境硏究所 2002 環境科學硏究 Vol.13 No.2

많은 수의 국도상의 교량이 교통량 증가 및 차량의 대형화에 따라 내하력 증가의 필요성이 시급히 제기되고 있다. 본 연구에서는 국도상 교량 중 대다수를 차지하고 있는 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed Concrete, PSC) 교량에 대해 유리섬유 부착 공법과 외부 후긴장 보강 공법을 적용하여 내구성 및 내하력의 증가방안을 확인하고자 한다. 실험체는 표준도면의 1/5 축소모델로서 지간길이 6m이며 총 15개의 실험체를 제작하여 정적 및 피로실험을 수행하였다. 실험 결과, 유리섬유 및 외부 후긴장 보강 방법을 적용하였을 때 균열하중 및 파괴하중의 크기가 증가되었고, 처짐의 감소효과와 균열에 대한 억제 능력이 증가하였다. 그리고 보강 실험체가 피로파괴 반복회수도 증가하며 유리섬유 보강 실험체의 경우 외부 후긴장 실험체보다 피로성능이 더 우수한 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 통해 적용된 보강 기법이 노후된 PCS 교량의 성능증가와 수명 연장의 효과가 큰 것을 확인하였다. Most of the bridges on national road are needed capacity-enhancement, because of the increase of heavy traffic loads and aging of bridges. Among those bridges, prestressed concrete(PSC) bridges take a large portion. But there are not many related researches about strengthening PSC bridges. In this study, the practicability of strengthening methods for PSC beam were studied by the static and fatigue experimental method. For the experiment, 1/5 scale and six meters long PSC beams were made with concrete slabs. Glass fiber sheeting and external post-tensioning methods were used for strengthening PSC beams. Total 15 beams were made for static test and fatigue test. As a result, the strengthening methods, which used in this study, are efficient at increasing cracking load and failure load, to decrease deflection and prevent cracks. The experimental results show that the failure cycle of strengthened members are increased compare to non-strengthened members. The members strengthened with glass fiber show better enhancement in fatigue problem than the members strengthened with external post-tensioning method. With these experimental results, it can be said that the strengthening methods used in this study are efficient at extending the life time of aged PSC bridges.