KR20210107474A - 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법 - Google Patents

프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210107474A
KR20210107474A KR1020200022539A KR20200022539A KR20210107474A KR 20210107474 A KR20210107474 A KR 20210107474A KR 1020200022539 A KR1020200022539 A KR 1020200022539A KR 20200022539 A KR20200022539 A KR 20200022539A KR 20210107474 A KR20210107474 A KR 20210107474A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tension
prestressed concrete
concrete structure
management
force
Prior art date
Application number
KR1020200022539A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102317790B1 (ko
Inventor
김기현
Original Assignee
컨텍이앤씨 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 컨텍이앤씨 주식회사 filed Critical 컨텍이앤씨 주식회사
Priority to KR1020200022539A priority Critical patent/KR102317790B1/ko
Publication of KR20210107474A publication Critical patent/KR20210107474A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102317790B1 publication Critical patent/KR102317790B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/12—Mounting of reinforcing inserts; Prestressing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2101/00—Material constitution of bridges
    • E01D2101/20—Concrete, stone or stone-like material
    • E01D2101/24—Concrete
    • E01D2101/26—Concrete reinforced
    • E01D2101/28—Concrete reinforced prestressed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Abstract

외력에 의한 단면력 변화가 가장 크게 발생하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 필요단면에서 설계에서 계획한 긴장력이 정밀하게 도입되도록 관리할 수 있어 보다 효율적인 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법에 대한 것으로서, 상기 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법이 개시된다.

Description

프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법{PRESTRESSING CONTROL METHOD BY TENDON FOR PRESTRESSED CONCRETE STRUCTURE}
본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 외력에 의한 단면력이 가장 크게 발생하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 필요단면에 설계에서 계획한 긴장력이 정밀하게 도입되도록 관리할 수 있어 보다 효율적인 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법에 대한 것이다.
종래 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 도입(가해진 긴장력에 의한 도입된 압축응력)함에 있어서 설계긴장력(Pd)이 상기 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 도입되었는가 여부는, 긴장 시스템의 긴장잭(유압잭)이 설치되는 위치, 예컨대 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 일단 또는 양단에서 설계긴장력(Pd)을 도입한 후, 도입한 설계긴장력(Pd)에 의해 측정한 신장량이 계산에 의한 신장량과 대비하여 오차범위 내에 도달하였는가로 판단하는 것이라 할 수 있다.
상기 설계긴장력(Pd)은 계산식에 의하여 계산된 값이고, 실제 도입된 도입긴장력(Pj)은 현장에서 직접 계측을 통해 얻게 된다.
이러한 도입긴장력(Pj)을 계측하는 기본 원리는 긴장재(통상 PC 강연선)를 긴장시키기 위하여 긴장잭(유압잭)에 가해진 유압을 계측(센서, 게이지로 계측)하여 얻은 압력값과 상기 유압에 의한 긴장재의 신장량을 측정(역시 센서, 측정자로 계측)하여 환산된 변형률(단위길이당 변위량)을 구조물의 탄성계수, 유효단면적을 이용하여 도입긴장력(Pj)을 계산하게 된다.
도 1a는 종래 포스트텐션 긴장력 컨트롤 시스템예시도이다.
이에, 도 1a와 같이 종래 포스트텐션 긴장력 컨트롤 시스템도를 살펴보면 다음과 같다.
즉, 프리스트레스트 콘크리트 구조물(1) 내에 구비되는 긴장재(11)의 긴장력을 컨트롤하기 위한 것으로, 프리스트레스트 콘크리트 구조물(1) 일단에서 긴장재(11)에 결합되어 피스톤(21)의 전진에 의해 긴장재(11)에 긴장력을 가하는 유압잭(2); 상기 유압잭(2)과 유압공급관(31)으로 연결되어 유압잭(2)에 유압을 공급하는 유압펌프(3); 상기 유압잭(2)에 구비되어 피스톤(21)의 신장길이를 측정하는 디지털 신장길이 측정센서(4); 상기 디지털 신장길이 측정센서(4)에서 측정된 신장길이 데이터를 수신하여 저장하고 메인서버(6)로 송신하는 데이터로거(51)가 포함된 측정유닛(5); 상기 유압펌프(3)의 유압공급관(31)에 구비되는 디지털 압력측정센서(8); 및 상기 데이터로거(51) 또는 메인서버(6)로부터 신장길이 데이터를 수신하여 긴장력을 산출하고, 실시간 신장길이 데이터와 압력 데이터 비에 따라 긴장재(11)의 탄성계수를 보정하여 산출되는 긴장력을 보정하는 제어모듈(7);로 구성시키고 있음을 알 수 있다.
결국, 상기 종래 포스트텐션 긴장력 컨트롤 시스템은 유압잭의 피스톤 신장길이를 디지털 신장길이 측정센서로 정확하게 측정하여 긴장재의 긴장력을 측정함과 더불어 유압펌프에서 유압잭으로 공급되는 유체의 압력을 측정하여 긴장력을 측정함으로서 도입긴장력(Pj)을 이중으로 측정할 수 있도록 하되, 도입긴장력(Pj)의 측정작업을 자동화시킨 것임을 알 수 있다.
하지만 국내에서 이러한 포스트텐션 긴장력 컨트롤 시스템을 모두 이용하는 것은 아니고, 통상적으로는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 도입되는 도입긴장력(Pj)은 설계긴장력(Pd)을 그대로 사용하고, 설계 마찰계수를 적용하여 구한 설계신장량(εd)과 실제 측정한 긴장재의 계측신장량(εr)을 비교하여 일정한 한계치에서 관리하는 방법을 사용하고 있다.
상기 한계치 관리로서 2017년 개정된 프리스트레스트 콘크리트 시방서에서는 “실측 신장량과 이론적인 계산값과의 차이는 15m 이하의 짧은 텐던의 경우 각각의 텐던에 대해서 ±15%, 전체 텐던에 대해서 ±7%를 넘지 않아야 하며, 15m 이상의 긴 텐던의 경우 각각의 텐던에 대해서 ±10%, 전체 텐던에 대해서 ±5%를 넘지 않아야 한다.”라고 소개되어 있다.
이에 상기 종래 긴장관리 방법에서는 신장량의 차이를 관리하기 위해 간단하게 최초 2,3개의 긴장재를 설계긴장력(Pd, 도입긴장력(Pj))으로 긴장하여 얻은 계측신장량(εr)을 근거로 마찰계수(μ, κ)를 일괄보정하여 계산된 보정신장량(εc)를 한계치로 하여 관리하는 방식을 이용하고 있다.
이때 상기 보정신장량(εc)은 전체 연장에 대해 평균긴장력(Pm=
Figure pat00001
)을 이용하여 산정하며, 이때 사용되는 각변화(∑α)는 긴장재 연장에 걸친 각변화를 모두 더해 산정한다.
하지만 이러한 종래 긴장력 관리방법은 각변화(∑α)을 정확하게 산정하지 않기 때문에 부분적으로 발생되는 각변화에 의한 마찰손실에 의한 긴장력 변화를 정확하게 산정하지 못하고, 긴장력 관리방법에 있어 가장 중요한 부분 예컨대, 구조물 연장 중앙에 있는 필요단면(외력에 가장 큰 영향을 받는 단면으로서 단순지지된 프리스트레스트 콘크리트 거더의 경우 중앙단면에 외력에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하므로 중앙단면이 필요단면이 된다.)의 유효긴장력(Pe)도 확인할 수 없다는 한계가 있었다.
도 1b는 종래 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 도입 시 분석예시도이다.
즉, 도 1b와 같이, 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 좌측의 정착장치로부터 설계긴장력(Pd)과 같은 도입긴장력(Pj)이 도입되면 마찰손실에 의해 우측으로 갈수록 점차 작아져 단부긴장력(Pl)에 도달함을 알 수 있다.
이에 필요단면에서의 유효긴장력(Pe)을 도입시킴에 있어, 마찰손실이 적어 실제 신장량이 크게 측정될 경우, 설계마찰계수(μ, κ)를 하향 조정하여 한계치를 관리하다 보니 실제 필요단면에 도입되는 유효긴장력(Per1)은 설계유효긴장력(Ped)보다 커져, 필요단면에 프리스트레스가 과다도입되고,
그 반대의 경우에는 설계마찰계수(μ, κ)를 상향 조정하여 한계치를 관리하다 보니 실제 필요단면에 도입되는 유효긴장력(Per2)은 설계유효긴장력(Ped)보다 작아져, 필요단면에 프리스트레스가 과소도입되는 문제점이 있었다.
이에 종래 긴장관리 방법은 초기 시험긴장하여 측정한 신장량의 크기에 따라 설계마찰계수를 조정하여 적용한 설계신장량(εd)과 실제 측정(계측)한 긴장재의 계측신장량(εr)의 차이로 긴장관리를 할 뿐,
긴장력을 조정하지 않고 있기 때문에, 필요단면에서 설계에서 계획한 설계유효긴장력(Ped)과 실제유효긴장력(Per: Per1,Per2)의 오차관리가 이루어지지 않고 있어 구조물에 정밀한 설계긴장력이 도입되지 못하며, 긴장력의 변화를 통한 정밀한 긴장관리를 못하고 있는 실정임을 알 수 있다.
0001)대한민국 특허 제 10-0639751호(발명의 명칭: 프리스트레스트 강합성빔의 브라켓 보강형 단부정착판보강구조, 공개일자: 2006년11월01일)
이에 본 발명은 설계마찰계수 조정 후 신장량 관리를 하는 종래 방식은 도입긴장력을 조정하지 않고, 긴장재의 각변화를 모두 더하여 구한 마찰손실 값을 적용한 평균유효긴장력으로 긴장재의 신장량을 산출하고 이를 기준 편차 내에서 관리만을 하는 방식이기 때문에 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 필요단면에 정확한 유효 긴장력의 도입에 대한 비교 검토가 불가능하다.
따라서, 긴장력과 신장량을 동시에 관리하면서 필요단면의 유효긴장력을 확인할 수 있는 기술로 간단하면서도 품질관리에 효과적인 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 도입방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
이에 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법은
프리스트레스트 콘크리트구조물에 쉬스에 의하여 설치된 긴장재에 의하여 설계긴장력을 도입시키는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법에 있어서,
a) 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 3차원으로 설치된 쉬스의 각도를 정확히 대입한 각변화를 적용하여 전 연장에 걸친 유효긴장력(Pe)를 산정할 수 있도록 관리용 애플리케이션을 준비하는 단계; (b) 프리스트레스트 콘크리트구조물의 필요단면의 위치와 설계 유효긴장력(Ped)를 산정하는 단계; (c) 상기 관리용 애플리케이션에 검교정 결과를 입력하여 긴장잭(121)의 도입압력(Pjd)를 결정하는 단계; (d) 관리용 애플리케이션을 이용하여 프리스트레스트 콘크리트구조물에 설계 유효긴장력(Ped)을 도입하기 위하여 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 긴장력을 1차 도입시키는 단계; (e) 긴장 중 설계긴장력의 75% 도입되었을 때 긴장작업을 1차 중지하고 긴장잭의 도입긴장력(Pjd), 계측신장량(εr), 단부유압측정부에 의해 확인되는 단부긴장력(Pl)을 송신받은 관리단말기에서 애플리케이션을 통해 보정 마찰계수(μc)를 산정하는 단계;및 f) 보정 마찰계수를 이용한 필요단면의 유효긴장력(Per)과 설계유효긴장력(Ped)을 비교하여 최종 도입긴장력(Pjr)을 결정하는 단계; g) 상기 관리용 애플리케이션을 이용하여 결정한 최종 도입긴장력(Pjr)을 제어장치에 의해 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 최종 긴장력을 도입시키는 단계; 를 포함하여, 필요단면(A,B,C)에 유효긴장력이 도입되는가 여부로 프리스트레스트 콘크리트구조물의 긴장력을 관리하도록 하게 된다.
본 발명의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법에 의하면, 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 내부에 매립 설치되는 긴장재가 삽입되는 쉬스의 배치에 따른 각변화는 긴장재의 신장량에 큰 영향을 주기 때문에 이러한 각변화에 따른 정확한 긴장재의 신장량이 계측될 수 있도록 하고,
현장에서 사용하는 마찰계수를 간단화시켜 긴장작업 시 사용하는 보정마찰계수(μc)를 산정하여 사용하고, 프리스트레스트 콘크리트구조물의 필요단면 유효긴장력(Per)이 실제 도입되었는 가로 긴장작업을 분석하는 방식으로 종래와 달리 긴장재에 정밀한 긴장력 도입이 가능하게 되며,
무선으로 긴장력제어부에 의한 제어장치와 관리용 단말기로 제어가 가능하며, 유압시스템과 긴장잭의 제어는 제어장치로 제어하고, 이는 모두 관리용 단말기에서 그래프화하여 도시된 것으로 진행될 수 있으므로 신속하고 정밀한 긴장작업이 가능하게 된다.
도 1a는 종래 포스트텐션 긴장력 컨트롤 시스템예시도,
도 1b는 종래 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 도입 시 분석예시도,
도 2a는 본 발명의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 시스템도,
도 2b는 본 발명의 단부유압측정부의 구조도,
도 3은 본 발명의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법 순서도,
도 4a는 쉬스(긴장재) 각변화의 적용을 평균으로 하지 않고 실제 변화되는 위치에서 판정해야 함을 정착구 위치의 각변화를 예시도,
도 4b는 본 발명의 단순보와 연속보의 필요단면을 긴장력 도입 도면과 모멘트의 상관관계도,
도 4c는 본 발명의 일반적인 PSC BOX 교량의 텐던의 각변화가 3차원으로 발생되는 것을 보여주는 예시도,
도 4d는 본 발명을 이용한 프리스트레스트 콘크리트구조물의 긴장력 관리 방법의 단계별 예시도를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[ 본 발명의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 시스템(100) ]
도 2a는 본 발명의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 시스템(100)도, 도 2b는 본 발명의 단부유압측정부(140)의 구조도를 도시한 것이다.
상기 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 시스템(100)은 프리스트레스트 콘크리트구조물(110), 긴장력도입부(120), 긴장력제어부(130), 단부유압측정부(140)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
먼저, 상기 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)은 도 2a와 같이, 예컨대, 일정한 길이를 가진 프리스트레스트 콘크리트 거더 부재로서 내부에 배치된 쉬스(112) 내부에 긴장재(111)가 포물선형태로 길이방향으로 배치되도록 제작될 수 있다.
이에 본 발명은 도 4b를 참조하면 이러한 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 필요단면(A,B,C)에 유효긴장력(Pe)이 도입되는가 여부로 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 긴장력을 관리하게 된다.
상기 필요단면(A,B,C)은 외력에 의하여 영향을 가장 크게 받는 부위로서 단순지지되도록 거치되는 PSC 거더의 경우에는 중앙부위 단면이 된다.
즉, PSC 거더의 경우 단순지지 상태에서는 중앙단면에 가장 큰 휨 모멘트가 발생하게 되므로 이에 대응하는 긴장력(프리스트레스,필요단면(A,B,C)의 유효긴장력(Pe))이 설계긴장력(Pd)을 기준으로 오차범위에서 도입되도록 관리된다면 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에는 적합한 긴장력이 도입되었다고 볼 수 있게 된다.
다음으로 상기 긴장력도입부(120)는 도 2a와 같이, 긴장재(111)를 콘크리트 구조물(110)의 양단부 또는 일단부에서 긴장 후, 정착시키는 장치로서 긴장잭(121)과 유압시스템(122)을 포함하여 결국 콘크리트구조물(110)에 프리스트레스가 도입되도록 하는 역할을 하게 된다.
이에 긴장잭(121)에 의하여 필요단면(A,B,C)에 도입되는 필요단면 유효긴장력(Per)이 설계 유효긴장력(Ped)까지 오차범위에 도달하는가 여부를 관리함으로서 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 설계긴장력(Pd)이 도입되도록 관리되었다고 보게 된다.
상기 단부유압측정부(140)는 도 2a 및 도 2b와 같이 긴장되는 긴장도입부(120)의 반대에 설치되어 긴장 전 유압장치에 의해 설계 도입긴장력(Pjd)의 10%를 도입하여 고정시킨 후, 긴장이 완료되었을 때 단부유압측정장치에 있는 게이지를 통해 마찰손실이 발생한 이후의 단부긴장력(Pl)을 측정하여 보정마찰계수(μc)를 산정하는 역할을 한다.
단부유압측정장치(141)는 도 2b와 같이, 유압장치로서 긴장도입부 반대쪽의 정착구에 고정되어 긴장력만을 확인하기 위해 강연선을 고정시키는 쐐기장치가 있는 장치로서 소형으로 제작하여 운반, 설치 및 해체가 용이하게 된다.
다음으로 상기 긴장력제어부(130)는 도 2a와 같이, 제어장치(131)와 관리용 단말기(132)를 포함하게 된다.
상기 제어장치(131)는 도 2a와 같이, 필요단면을 기준으로, 긴장력도입부(120)를 구성하는 긴장잭의 압력, 긴장재의 신장량을 제어하는 역할을 하는 디바이스(PLC박스등)이고, 도 2a에 의하면 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 단부에 긴장력도입부(120)와 단부유압측정부(140)에 각각 연결되어 있음을 알 수 있고, 제어장치(131)와 관리용 단말기(132)는 유,무선으로 연결될 수 있다.
이때 상기 긴장잭(121)의 압력은 긴장잭에 장착된 센서에 의하여 검측되도록 하고, 긴장재의 신장량이 역시 긴장재에 장착된 센서에 의하여 검측될 수 있도록 하게 된다.
이에 관리용 단말기(132)는 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 연장길이에 따라 도입된 필요단면 유효긴장력(Per)을 상기 검측된 데이터(데이타로거 등을 이용하여 관리용 단말기(132)로 전송된다.)를 이용하여 자동적으로 구할 수 있도록 하게 된다.
즉, 상기 긴장잭(121)의 압력, 긴장재의 신장량이 설계 유효긴장력(Ped)에 의한 것과 대비되도록 자동적으로 그래프를 작성하고, 보정마찰계수(μc)를 산정하여 필요단면에 필요단면 유효긴장력(Per)을 결정할 수 있게 한다.
이에 작업자는 필요단면에서 도입된 필요단면 유효긴장력(Per)이 설계 유효긴장력(Ped)에 맞추어지도록 관리용 단말기(132)를 이용하여 제어장치(131)에 의한 유압시스템(122)과 긴장잭(121)을 조작할 수 있게 되며, 관리용 단말기(132)에 탑재된 관리용 애플리케이션으로 이를 모두 제어할 수 있게 된다.
[ 본 발명의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 시스템(100)을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법]
도 3은 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 시스템(100)을 이용한 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 긴장력 관리 방법의 순서도를 도시한 것이고, 도 4a는 쉬스(긴장재) 각변화의 적용을 평균으로 하지 않고 실제 변화되는 위치에서 판정해야 함을 정착구 위치의 각변화를 예시도, 도 4b는 단순보와 연속보의 필요단면을 긴장력 도입 도면과 모멘트의 상관관계도, 도 4c는 일반적인 PSC BOX 교량의 텐던의 각변화가 3차원으로 발생되는 것을 보여주는 예시도, 도 4d는 상기 긴장력 관리 시스템(100)을 이용한 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 긴장력 관리 방법의 단계별 예시도를 도시한 것이다.
상기 긴장력 관리 방법은 본 발명의 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 긴장력 관리 시스템(100)을 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 설치한 후, 필요단면에 도입된 필요단면 유효긴장력(Per)이 설계 유효긴장력(Ped)에 오차범위에서 도입되었는가를 자동적으로 확인할 수 있도록 하기 위한 방법이라 할 수 있다.
먼저, 도 3과 같이, 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 긴장재(111) 인장계획을 수립하게 된다(S110).
이러한 인장계획은 크게 2가지로 수립된다.
첫째, 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에서의 긴장재(111)의 마찰계수를 단순화(보정마찰계수(μc))시키게 된다.
상기 마찰계수는 도입되는 긴장력, 신장량을 계산할 때 사용되는 계수로서 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)마다 상이할 수 있는데 변수가 많아지게 되면 계산도 복잡하기 때문에 본 발명은 1개의 변수에 의하여 조정될 수 있도록 하게 된다.
예컨대, 기존에 사용되는 마찰계수 μ*α+k*L의 식을 μ(α+(k/μ)*L)로 변경하여 k/μ을 상수화함으로서 변수를 μ하나로 하는 방식을 이용하면 된다.(여기서, μ: 곡률마찰계수, k: 파상마찰계수, α: 긴장재 설치각도, L: 긴장재의 연장길이)
둘째, 상기 긴장재(111)가 삽입 설치되는 쉬스의 설치각도(긴장재 설치각도) 변화를 정확하게 산정하게 된다.
즉, 도 4a와 같이, 정착장치(정착구)가 설치되는 부위에서는 더욱 쉬스 설치각도 변화가 커지기 때문에 쉬스와 긴장재의 마찰 현상이 크게 발생하게 된다.
또한, 도 4b에 의하면 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 내부에 매립 설치되는 쉬스(112)는 포물선 형태로 배치되어 각도 변화가 완만해 보이지만 실제로는 3차원으로 변하므로 쉬스 설치 각도가 크게 변화한다.
상기와 같은 긴장재의 실제 각변화에 의한 마찰손실을 3차원으로 정확하게 산정될 수 있도록 함으로서 도입되는 긴장력, 신장량이 정확하게 계측될 수 있도록 관리용 애플리케이션을 준비하게 된다.
따라서, 도 4b와 같이 일단긴장, 양단긴장에 따라 정확하게 산정된 설계 유효긴장력(Ped)을 점선 형태로 결정하여 실제 도입되는 필요단면 유효긴장력(Per)을 비교할 수 있다.
다음으로는 도 3과 같이, 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 필요단면(A,B,C)의 위치를 산정하게 된다(S120).
프리스트레스트 콘크리트구조물(110)이 PSC거더이고, 양 단부 단순지지 상태라면 도 4b에 의하면 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 필요단면은 PSC거더로서 휨 모멘트(BMD)가 가장 크게 발생하는 중앙단면이 되고,
양 단부 및 중간지지 상태라면 중간지지부와 중간지지 사이사이의 중앙 단면이 필요단면이 될 수 있다.
이로서 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 필요단면에서의 긴장력-신장량 그래프를 이용하여, 긴장력제어부(130)의 관리용 애플리케이션에서 자동으로 확인 및 관리가 가능하게 된다.
이때 상기 필요단면은 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 다수가 형성되도록 함으로서 도입되는 설계 유효긴장력(Ped)이 다중 관리되도록 하여 긴장력 도입의 정밀성을 높일 수 있게 된다.
다음으로는 도 3과 같이, 상기 관리용 애플리케이션에 장비 제원을 입력하면 긴장력제어부(130)의 관리용 애플리케이션에 도입긴장력(Pj)을 결정하게 된다(S130).
즉, 긴장잭에 의하여 도입되는 긴장력에 의해 설계 유효긴장력(Ped)이 도입될 수 있도록 긴장장비의 검교정 결과를 관리용 애플리케이션에 입력하게 되면 설계 도입긴장력(Pjd)에 따른 펌프 압력값이 계산되도록 하게 된다.
다음으로는 도 3과 같이, 상기 관리용 애플리케이션을 이용하여 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 설계 유효긴장력(Ped)을 도입하기 위하여 유압시스템에 연결된 긴장잭(121)을 작동시켜 1차 긴장력을 도입시킨다(S140).
즉, 도 2a와 같이, 관리용 단말기(132)를 이용하여 제어장치(131)에 의한 유압시스템(122)과 긴장잭(121)을 조작하여 긴장잭(121)에 장착된 센서에 의하여 긴장재(111)의 신장량이 무선 검측되도록 하고, 이때 유압시스템(122)에 인가된 압력값이 긴장력이 되며 이는 관리용 애플리케이션에 작업자에 의하여 검측된다.
이에 관리용 애플리케이션에는 도 4d와 같은 도입된 긴장력과 신장량 그래프가 자동적으로 도시된다.
이때, 본 발명은 필요단면에서 설계 도입긴장력(Pjd)의 75%가 도입되었을 때 긴장작업을 1차 종료하게 된다.
정확한 도입 유효긴장력을 확인하기 위해 도 2b와 같이, 일측 긴장장치에서의 긴장단을 기준으로 반대편(긴장단, 고정단이 될 수 있다.)의 긴장력을 확인할 수 있는 단부유압측정부(140)를 설치하여, 반대편에서의 마찰손실 후, 단부긴장력(Pl)을 확인하여 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 도입된 정확한 유효긴장력을 확인할 수 있게 된다.
이로서, 긴장잭에 도입되는 압력과 계측된 신장량, 단부유압측정장치(141)의 압력을 이용하여 긴장력-신장력 그래프에 추세선을 도시할 수 있다.
이를 설계 긴장력에 의한 설계추세선과 비교하여 보정마찰계수(μc)를 산정하고 관리용 애플리케이션을 이용하여 필요단면의 유효긴장력을 예측할 수 있으며, 추세선을 통해 최종도입긴장력(Pir)를 결정할 수 있다.
다음으로는 도 3과 같이, 긴장잭 압력, 계측신장량, 단부유압장치입력을 이용하여 보정마찰계수(μc), 최종도입긴장력(Pir)을 결정하게 된다.(S150)
상기 최종도입긴장력(Pir)을 결정하는 방법은 도 4d와 같이, 긴장력-신장력 그래프의 추세선을 이용한다.
예컨대, 계측추세선(A2)은 보정마찰계수(μc)가 설계마찰계수보다 클 경우 긴장재의 신장량이 설계신장량 보다 작은 경우가 된다. 이에 계측추세선(A2)을 우측 상방으로 연장하게 되면 설계도입긴장력(1.0Pjd)의 허용범위인 긴장력의 관리범위(0.9Pjd≤ Pjr ≤1.1Pjd) 내에서 필요단면의 유효긴장력이 도입될 수 있도록 도입긴장력(Pjr)을 최대 110%까지 도입하도록 결정한다.
또한, 계측추세선(A3)은 보정마찰계수(μc)가 설계마찰계수보다 작아서 설계긴장력으로 긴장할 경우 긴장재의 신장량이 설계신장량 보다 큰 경우가 된다. 이에 계측추세선(A3)을 우측 상방으로 연장하게 되면 설계신장량(1.0εd)의 허용범위인 설계신장량의 관리범위(0.9εd ≤ εc ≤ 1.1εd)내에서 필요단면의 유효긴장력이 도입될 수 있도록 최종도입긴장력을(Pjr)를 최소 90%까지 도입하도록 한다.
이때 긴장재마다 긴장력을 도입할 때 보정마찰계수(μc)가 조금씩 차이가 있을 수 있으므로 먼저 3-4개의 긴장재에 대한 긴장작업을 통해 보정마찰계수(μc)를 구하고 이를 기준으로 긴장력에 의한 신장량이 관리범위 내로 들어오도록 하는 작업을 통해 긴장재에 최종 긴장작업을 실시하게 된다.
다음으로는 도 3과 같이, 상기 관리용 애플리케이션을 이용하여 결정한 최종도입긴장력(Pjr)을 제어장치에 의해 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 최종 긴장력을 도입시킨다(S160).
즉, 보정마찰계수(μc)를 적용한 필요단면 유효긴장력(Per)이 설계에서 계산된 설계 유효긴장력(Ped)과 같도록 관리용 애플리케이션에서 결정한 도입긴장력을 제어장치에 의해 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 최종도입긴장력(Pir)을 도입시킨다.
다음은 도 3과 같이, 상기 관리용 애플리케이션을 이용하여 긴장재(111)에 각각 도입된 긴장력이 최종 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 필요단면에 필요단면유효긴장력(Per)이 도달하였는가를 최종 검토하고 긴장작업을 완료하게 된다(S170).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 시스템
110: 프리스트레스트 콘크리트구조물 111: 긴장재
112: 쉬스 120: 긴장력도입부
121: 긴장잭 122: 유압시스템
130: 긴장력제어부 131: 제어장치
132: 관리용 단말기 140: 단부유압측정부
141: 단부유압측정장치 설계긴장력(Pd)
도입긴장력(Pj) 유효긴장력(Pe)
설계 유효긴장력(Ped) 실제유효긴장력(Per)
유효긴장력(Per1) 유효긴장력(Per2)
단부긴장력(Pl) 필요단면 유효긴장력(Per)
설계 유효긴장력(Ped) 설계 도입긴장력(Pjd)
최종도입긴장력(Pir) 설계신장량(εd)
계측신장량(εr) 보정신장량(εc) 보정마찰계수(μc)

Claims (10)

  1. 리스트레스트 콘크리트구조물에 쉬스에 의하여 설치된 긴장재에 의하여 설계긴장력을 도입시키는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법에 있어서,
    a) 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 3차원으로 설치된 쉬스의 각도를 정확히 대입한 각변화를 적용하여 전 연장에 걸친 유효긴장력(Pe)를 산정할 수 있도록 관리용 애플리케이션을 준비하는 단계;
    (b) 프리스트레스트 콘크리트구조물의 필요단면의 위치와 설계 유효긴장력(Ped)를 산정하는 단계;
    (c) 상기 관리용 애플리케이션에 검교정 결과를 입력하여 긴장잭(121)의 설계도입압력(Pjd)를 결정하는 단계;
    (d) 관리용 애플리케이션을 이용하여 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 설계 유효긴장력(Ped)을 도입하기 위하여 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 긴장력을 1차 도입시키는 단계;
    (e) 긴장 중 설계도입긴장력(Pjd)의 75% 도입되었을 때 긴장작업을 1차 중지하고 긴장잭의 도입긴장력(Pj), 계측신장량(εr), 단부유압측정부(140)에 의해 확인되는 단부긴장력(Pl)을 송신받은 관리단말기에서 애플리케이션을 통해 보정마찰계수(μc)를 산정하는 단계; 및
    f) 보정 마찰계수를 이용한 필요단면의 필요단면유효긴장력(Per)과 설계유효긴장력(Ped)을 비교하여 최종도입긴장력(Pjr)을 결정하는 단계;
    g) 상기 관리용 애플리케이션을 이용하여 결정한 최종도입긴장력(Pjr)을 제어장치에 의해 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 최종 긴장력을 도입시키는 단계; 를 포함하여, 필요단면(A,B,C)에 유효 긴장력이 도입되는가 여부로 프리스트레스트 콘크리트구조물의 긴장력을 관리하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 관리용 애플리케이션은
    필요단면(A,B,C)를 기준으로, 긴장력도입부(120)와 단부유압측정부(140)를 구성하는 긴장잭의 압력, 단부유압측정장치의 압력, 긴장재의 신장량을 제어하는 역할을 하는 제어장치(131)와 관리용 애플리케이션을 포함하는 관리용 단말기(132)를 포함하는 긴장력제어부(130)에 탑재되고,
    상기 긴장력제어부(130)에 의하여 긴장재(111)를 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 일단 또는 양단부에서 1차 긴장 후, 보정마찰계수 산정 과 최종도입긴장력을 결정하며, 이를 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 필요단면의 유효긴장력이 도입되도록 하는 역할을 하는 긴장력도입부(120)를 제어하도록 하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    관리용 애플리케이션을 이용하여 작동된 긴장력은 무선에 의하여 긴장력제어부(130)와 서로 연결되도록 하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 3차원으로 쉬스의 설치각도에 의하여 관리용 애플리케이션에서 긴장재의 긴장력 및 신장량이 계측될 수 있도록 하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)의 필요 단면은,
    상기 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에서 외력에 의하여 영향을 가장 크게 받는 부위로서, 프리스트레스트 콘크리트구조물(110)에 다수가 형성되므로 모든 필요단면에 도입되는 필요단면유효긴장력(Per)이 관리되도록 하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    일단에서 긴장잭을 이용하여 긴장력을 도입할 때 긴장도입부의 반대에 단부유압측정부(140)를 설치하여 마찰손실 이후의 단부긴장력(Pl)을 측정하여 구조물에 도입되는 긴장력을 확인하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    긴장 중(75%)에 긴장잭의 도입긴장력(Pj), 계측신장량(εr), 단부유압측정장치에 의해 확인되는 단부긴장력(Pl)을 송신받은 관리단말기에서 애플리케이션을 통해 보정 마찰계수를 산정하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    마찰계수 μ*α+k*L의 식을 μ(α+(k/μ)*L)로 변경하여 k/μ을 상수화함으로서 변수를 μ 하나로 하는 방식을 이용하여 마찰계수를 산정함과 더불어 3차원으로 쉬스의 설치각도를 산정하여 관리용 애플리케이션을 준비하도록 하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 (e)의 긴장력은
    보정마찰계수를 적용한 긴장력-신장량 그래프의 추세선(A1)을 이용하여 시행착오법으로 최종도입긴장력을 결정하는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법.
  10. 프리스트레스트 콘크리트구조물에 쉬스에 의하여 설치된 긴장재에 의하여 설계긴장력을 도입시키는 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법에 있어서,
    (a) 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 3차원으로 설치된 쉬스의 각도를 정확히 대입한 각변화를 적용하여 전 연장에 걸친 유효긴장력(Pe)를 산정할 수 있도록 관리용 애플리케이션을 준비하는 단계; (b) 프리스트레스트 콘크리트구조물의 필요단면의 위치와 설계 유효긴장력(Ped)를 산정하는 단계; (c) 상기 관리용 애플리케이션에 검교정 결과를 입력하여 긴장잭의 도입압력(Pjd)을 결정하는 단계; (d) 관리용 애플리케이션을 이용하여 프리스트레스트 콘크리트구조물에 설계 유효긴장력(Ped)을 도입하기 위하여 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 긴장력을 1차 도입시키는 단계; (e) 긴장 중 설계도입긴장력(Pjd)의 75% 도입되었을 때 긴장작업을 1차 중지하고 긴장잭의 도입긴장력(Pj), 계측신장량(εr), 단부유압측정부(140)에 의해 확인되는 단부긴장력(Pl)을 송신받은 관리단말기에서 애플리케이션을 통해 보정 마찰계수를 산정하는 단계; f) 보정 마찰계수를 이용한 필요단면의 필요단면유효긴장력(Per)과 설계유효긴장력(Ped)을 비교하여 최종도입긴장력(Pjr)을 결정하는 단계; g) 상기 관리용 애플리케이션을 이용하여 결정한 최종도입긴장력(Pjr)을 제어장치에 의해 유압시스템에 연결된 긴장잭을 작동시켜 최종 긴장력을 도입시키는 단계; 를 포함하여, 필요단면(A,B,C)에 유효 긴장력이 도입되는가 여부로 프리스트레스트 콘크리트구조물의 긴장력관리 방법으로 긴장력이 도입된 프리스트레스트 콘크리트구조물.
KR1020200022539A 2020-02-24 2020-02-24 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법 KR102317790B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200022539A KR102317790B1 (ko) 2020-02-24 2020-02-24 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200022539A KR102317790B1 (ko) 2020-02-24 2020-02-24 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210107474A true KR20210107474A (ko) 2021-09-01
KR102317790B1 KR102317790B1 (ko) 2021-10-27

Family

ID=77780119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200022539A KR102317790B1 (ko) 2020-02-24 2020-02-24 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102317790B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5878712A (ja) * 1981-11-05 1983-05-12 清水建設株式会社 プレストレストコンクリ−トにおけるｐｃ鋼材の緊張管理方法
KR100639751B1 (ko) 2004-11-01 2006-11-01 주식회사 아이비엘이앤씨 프리스트레스트 강합성빔의 브라켓 보강형 단부정착판보강구조

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5878712A (ja) * 1981-11-05 1983-05-12 清水建設株式会社 プレストレストコンクリ−トにおけるｐｃ鋼材の緊張管理方法
KR100639751B1 (ko) 2004-11-01 2006-11-01 주식회사 아이비엘이앤씨 프리스트레스트 강합성빔의 브라켓 보강형 단부정착판보강구조

Also Published As

Publication number Publication date
KR102317790B1 (ko) 2021-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10844619B2 (en) System for monitoring tension force of tendon in post-tensioning
KR101123843B1 (ko) 가시설 구조체의 평형 상태 평가, 조정, 예측 방법 및 그 장치
JP5542961B2 (ja) 複数のストランドを等しい張力に調整する方法及びシステム
BG109405A (bg) Ферма с автоматично регулиране на предварителнотонапрежение
CN103335897A (zh) 一种混凝土徐变试验装置及方法
SA516370343B1 (ar) نظام محاذاة لقضيب توجيه للمصاعد
KR102317790B1 (ko) 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장력 관리 방법
JP6535895B2 (ja) 緊張管理システム、緊張管理方法
Zhang et al. Equivalent stress-strain model of half grouted sleeve connection under monotonic and repeated loads: Experiment and preliminary application
Kim et al. Analysis of short-term prestress losses in post-tensioned structures using Smart Strands
JP2004506889A (ja) 構造要素内の応力測定方法
JP5849068B2 (ja) 緊張力管理方法
KR20210073881A (ko) 분포형 광섬유센서-기반 스마트 정착판을 이용한 프리스트레스 강연선의 긴장력 모니터링 시스템 및 그 방법
Coelho et al. Characterization of the nonlinear behaviour of single bolted T-Stub connections
Jeon et al. Estimation of friction coefficient using smart strand
Jin et al. Detailed evaluation of the ultimate flexural states of beams in unbonded precast prestressed concrete frames
KR100602832B1 (ko) 철근콘크리트 구조물의 수직부재 수축량 보정방법
Hayek et al. Elongation tolerance for short tendons in post-tensioned building structures
CN114348895A (zh) 一种用于预应力钢束试验的智能千斤顶装置
Ospina et al. Rationale for the ACI 440.1 R-06 indirect deflection control design provisions
Rosenboom et al. Analytical modeling of flexural debonding in CFRP strengthened reinforced or prestressed concrete beams
CN114329700B (zh) 一种预应力钢束实验参数计算方法
JP2019203332A (ja) プレグラウトｐｃ鋼材、そのプレグラウトｐｃ鋼材を用いたモニタリング装置およびモニタリング方法
Ward An Exploratory Investigation Into Using Fibre Bragg Grating Sensors Within Post: Tensioned Structures to Determine Friction and Creep Losses
Boukendakdji et al. Comparative Study of Prestress Losses

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant