프로그램 개요
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PC(Prestressed Concrete) 혹은 PRC(Prestressed Reinforced Concrete)의 도로교 상부공설계
지원프로그램.
구조형식은 상부공은, 지간길이50m이하이며 거더높이가 일정한 상형(상자형)(1실, 혹은2실) 및 중공상판(T거더;제2판으로 확장예정)으로,
상부공을 평면격자모델에 모델화해서 해석(횡방향;제2판으로 확장예정)을 합니다. 입출력화면에 3차원 그래픽을 효과적으로 사용해서
검토대상물의 이해를 간단하게 합니다. |
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본 제품의 컨셉과 특징
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폭원이 넓고, 지간길이가 짧은 경우나 지승선이 교축에 직교하지 않는(사각이 있는)경우등에 있어서는, 횡단면을 1개의 보재로 모델화하면,
전자에 있어서는 횡단면방향의 응력의 분포가 올바르게 표현하지 못하고, 후자에 있어서는 단면을 구성하는 각 웨브 플레이트마다에 지간길이가
다른 것을 능숙하게 표현할 수 없습니다. 본 제품은, 이러한 경우도 검토대상으로서 격자모델에 의한 해석을 함으로 인해, 횡단방향의
응력의 분포나 웨브 플레이트 마다에 지간길이가 다른 것을 표현하는 것을 목표로서 개발되었습니다.
상부공은 지간길이50m이하로 거더높이일정의 상자형(1실, 혹은2실) 및 중공상판(T거더;제2판으로 확장예정) 이며, 상부공을 평면격자모델로
모델화 하여, 각 주 거더 마다에 탄성해석 및 분할시공에 따르는 크리프해석 (횡방향;제2판으로 확장예정)을 합니다.
<평면격자모델의 특징>
（１）격자평면의 가정
（２）각 웨브 플레이트의 점유폭의 산정
（３）주 거더 가정 강성, 주 거더 부재에 재하하는 연직사하중
（４）비틀림에 대한 부재와 필하중에 의한 비틀림 하중의 재하 |
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입출력 인터페이스
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각 종데이터를 3차원 그래픽으로 표현하고, 그것을 자유로이 회전/이동시키면서, 배근이나 PC강재배치등을 확인할 수 있도록 하고
있습니다.
예를들면, 그림-1은 상자형의 내부로 시점을 이동해서 PC강재배치, 배근을 확인하고 있는 모습을 나타내고 있습니다. 결과표시부에서는
격자모델을 마치 프리캐스트 부재처럼 분할한 스타일로 확인할 수 있습니다.
물론 휨모멘트도 등의 결과도 3차원 (및 2차원)으로 표현하고 있습니다.
계산결과의 수값은 HTML형식의 표로 표시되어, 그대로의 스타일로 프린터 혹은 파일출력할 수가 있습니다. |
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▼그림-1
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▼그림-2
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▼그림-3
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설계대상
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본 제품이 설계대상으로 하고 있는 구조물은 교량상부공입니다. 현 버전은 아래의 조건이 있습니다.
- 프레스트레스트 콘크리트(PRC대응)구조일것
- 다리길이 50m이하일것
- 거더높이가 같을것
- 단면종별이 상자형단면(1실, 2실) 및 중공상판일것. (T거더;제2판으로 확장예정)
- 분할시공시의 지간비는 span by span 또는 2span by 2span의 2종류에만 대응합니다.
(경간수가 홀수인 경우는1span by 1span만 대응)
- 라멘교에는 미대응입니다.
- 곡선거더에는대응하지 않습니다.
- 외측케이블은 배치할 수 없습니다.
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<단면설계항목>
PC 와 PRC 및 종국시의 검토로 크게 나눠집니다.
- PC로서의 경우
(1)인장 철근량의 계산
(2)평균전단 응력도의 계산
(3)경사인장 응력도의 계산
(4)경사인장 철근의 응력도 계산
(5)변동 응력도(전단)의 계산
(6)각 하중조합 케이스의 응력도의 산출
- 종국시의 검토
(1)휨파괴 안전도
(2)평균전단 응력도
- PRC의 경우
(1)휨균열폭의 계산
(2)변동 응력도(휨)의 계산
(3)각 하중조합 케이스의 RC단면응력도의 산출
도로교시방서(2002)에 준거한, 다음 계산에 대응했습니다. (Ver.1.00.01)
(1)복판 콘크리트의 압괴에 대한 내력(전단)
(2)복판 콘크리트의 압괴에 대한 내력(비틀림)
(3)부재의 사인장파괴에 대한 내력
(4)사하중시의 사인장응력도의 허용값의 취급의 변경 |
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구조모델
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FRAME면외해석(격자해석)을 위한 구조모델은, 모든 구조형식에 공통으로 이하처럼 작성합니다.
- 격자평면을 가정한다. (횡 거더를 제외한다)모든 다리에 있어서 도심높이를 격자평면으로 한다.
- 주 거더위치는 전체의 균형을 고려해서 설정된다.
격자평면과 표준단면에 있어서 웨브 플레이트 중심선과의 교점을 주 거더 위치로서 한다.
- 1경간을 10등분한다. 단면변화량이 일정이상인 경우는 격점을 추가한다.
- 가상 횡 거더를 설치한다. 실제의 횡 거더가 없는 구간에 1경간당 10이상의 가상 횡 거더를 설치한다.
- 비틀림강성을 가진 부재를 모델의 중심에 1개 설치한다.
- 설계단면위치(휨검토점, 전단검토점)에 격점을 설치한다.
- 지점은 XY방향과도 핀지점으로 한다.
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분할시공
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시공방법을 고려해서, 구조계가 순차변화 해갈때의 크리프력의 계산(크리프해석)을 서포트하고 있습니다. 본 제품 개발에 관해서는 아래의
사항을 염두해 두었습니다.
1)상정한 시공방법은, 1경간마다의 Staging시공, (프리캐스트 부재의)돌출가설등입니다.
2)콘크리트의 크리프계수, 건조수축, 탄성계수등의 물성값은, 도로교시방서로부터 채용
3)본 크리프해석에 의해 단면력의 산출뿐만 아니라 변위량도 올바르게 계산해서, 올라 넘치는 양의 계획이나
가설중의 시공관리에 사용할 수 있는 것을 목표로 합니다.
입력된 시공스텝을 순차적으로 쫓아, 그 착안스텝에서의 탄성변형, 과거의 모든 스텝의 탄성변형에 기인하는 그 스텝으로의 크리프변형을
계산하고, 크리프환산탄성계수를 이용하여 크리프해석하고 있습니다. |
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Mathematica의 노트북을 탑재
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PC상부공의 설계계산에서는 프로그램의 검토를 위한 체크 프로그램으로서 Mathematica의 노트북을 이용하고
있습니다.
케이블의 마찰손실, 설정로스의 계산/콘크리트 사인장응력의 계산,휨균열의계산/휨, 전단의 철근 변동
응력의 계산/유효강재응력도의 계산/콘크리트 평균전단응력도, 철근전단응력도의 계산/인장철근량의 계산 |
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참고문헌
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- 콘크리트표준시방서 설계편 토목학회
- 도로교시방서/동해설Ⅰ공통편 일본도로협회
- 도로교시방서/동해설Ⅲ콘크리트교편 일본도로협회
- 도로교시방서/동해설Ⅴ내진설계편 일본도로협회
- 콘크리트 도로교설계편람 일본도로협회
- JH설계요령제2집 일본도로공단
- 콘크리트 라이브러리44호 토목학회
- PRC교의 설계 技報堂출판
[분할시공에 따르는 크리프해석부]의 개발에서는 아래의 문헌 이외를 참고로 하고 있습니다.
- 콘크리트구조물의 응력도와 변형 川上洵他訳 技報堂출판 1995년
- 변위법에 의한 콘크리트구조물의 크리프/건조수축해석의 기초이론 사토 이외 프레스트레스콘크리트 vol.22, No.2, Apr.1980
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