휨 파괴 시 고강도 강연선의 개선된 응력 예측식 및 연성도 평가
Improved Stress Prediction Equation and Ductility Evaluation of High-Strength Strands under Flexural Failure
- 주제(키워드) 프리스트레스트 콘크리트 , 고강도 강연선 , 단면 해석 , 공칭휨강도 , 연성도 , 부착 강연선
- 주제(DDC) 690
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 전세진
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설시스템공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035720
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
프리스트레스트 콘크리트 (PSC) 구조물은 장경간 교량과 LNG 저장탱크 등에서 구조 효율성과 내구성이 우수하여 널리 사용되고 있으나, 2,000 MPa 이상의 고강도 강연선을 적용하기 위한 설계기준과 근거는 명확하지 않다. 따라서, 본 연구에서는 단면 해석을 통해 고강도 강연선을 적용한 PSC 부재의 휨 거동을 분석하였다. 현행 설계기준의 휨 파괴 시 강연선 응력 예측식과 인장지배변형률 한계에 대해 검토하고 고강도 강연선에 적합한 설계기준을 제안하였다. 휨 파괴시 강연선 응력 예측식 분석 결과, 직사각형 단면에서 기존 예측식은 1,860 MPa급(B종) 일반강도 강연선에서 결정계수(R²)가 0.978로 높은 정확도를 보였으나, 2,160 MPa급(C종), 2,360 MPa급(D종) 고강도 강연선에서 B종 강연선 대비 각각 15.54%, 5.93% 감소된 정확도를 나타냈다. 특히 인장 지배 영역에서 응력을 과소평가하고, 압축 지배 영역에서는 과대평가되는 경향이 확인되었다. 이에 인장강도에 따른 보정항을 도입한 새로운 예측식을 제안하였으며, C종과 D종 강연선에 대해 각각 8.96%, 3.48% 향상된 성능을 확보하였다. 또한, PSC 부재의 연성 거동을 모멘트–곡률 해석으로 검토한 결과, 고강도 강연선은 일반강도 강연선보다 항복 곡률이 낮게 나타났으며, 이에 따라 연성지수 역시 감소하는 경향을 보였다. 4가지 선행연구의 연성지수 평가식 중 특정 모델이 가장 일관된 경향을 보였으며, 모델을 적용하여 0.005인 기존 순인장변형률 한계에서 B종 강연선의 연성지수를 근거로 하여 C종 강연선의 경우 0.0052, D종 강연선의 경우 0.0055의 새로운 인장지배변형률 한계를 제안하였다. 제안된 예측식과 변형률 기준은 고강도 강연선을 적용한 PSC 부재의 휨 강도 예측 정밀도를 향상시키며, 보다 합리적인 설계 근거를 제공할 것이다.
more목차
제1장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 연구 목표 3
1.3 연구 범위 및 내용 4
제2장 선행 연구 분석 5
2.1 국내외 설계기준 5
2.1.1 KDS 14 20 60 : 2022 및 ACI 318-25 5
2.1.2 AASHTO-LRFD(2020) 및 CSA A23.3-14(2014) 6
2.2선행 연구 8
2.2.1 Mattock(1984) 8
2.2.2 Loov(1988) 10
2.2.3 Park et al.(2017) 11
2.3 소 결 14
제3장 휨 파괴 시 강연선 응력 예측식 평가 15
3.1 개 요 15
3.2 단면 해석(Section analysis) 16
3.2.1 변형률 적합조건 16
3.2.2 해석 모델 및 변수 18
3.3 단면 해석 결과 분석 23
3.3.1 단면 해석 결과와 기존 fps 예측식 비교 23
3.3.2 선행 연구 결과 비교 28
3.4 소 결 29
제4장 휨 파괴 시 고강도 강연선의 응력 예측식 제안 30
4.1 개 요 30
4.2 식 수정 시 고려사항 31
4.2.1 강연선 응력 변형률 곡선 31
4.2.2 단면 해석 과정 분석 33
4.3 휨 파괴 시 강연선 응력 예측식 제안 34
4.4 예측식의 적합성 평가 35
4.4.1 직사각형 단면 결과 36
4.4.2 T형 및 I형 단면 결과 38
4.4.3 공칭휨강도 비교 43
4.5 고강도 강연선의 연성도 고찰 49
4.6 소 결 54
제5장 고강도 강연선의 연성도 평가 55
5.1 개 요 55
5.2 선행 연구 분석 56
5.2.1 Mast, 1992 56
5.2.2 Abdelrahman et al., 1995 57
5.2.3 Zou, 2003 58
5.2.4 Mast et al., 2008 59
5.2.5 Park and Cho, 2017 60
5.3 균열 단면 해석 및 PSC 부재 휨 거동 평가 62
5.3.1 균열 단면 해석 개요 62
5.3.2 해석 모델 및 가정 63
5.3.3 해석 결과 및 검증 64
5.4 PSC 부재의 연성지수 해석 및 결과 분석 68
5.4.1 연성지수 정의 및 기존 모델 68
5.4.2 강재량 변화에 따른 연성 거동 분석 69
5.4.3 프리스트레스 수준별 연성 거동 및 한계 71
5.4.4 고강도 강연선 적용 PSC 부재의 인장지배변형률 한계 제안 73
5.5 소 결 76
제6장 결 론 78
참고문헌 81
Abstract 85
