📗 주요 강의 내용
- 균열 유무에 따른 단면의 응력과 변형률
[균열이 없는 단면]
[균열이 있는 단면]
아래는 GPT에서 제공한 답변을 바탕으로 제구성한 내용입니다.
유로코드(EN 1992)와 AASHTO LRFD (Load and Resistance Factor Design)는 모두 PSC(Prestressed Concrete) Box Girder의 균열 검토를 위한 기준을 제시하지만, 그 접근법과 기준이 약간 다릅니다. 두 설계 기준에서 주요 차이점은 다음과 같습니다.
1. 설계 기본 개념
- 유로코드 (EN 1992): 확률론적 개념을 바탕으로 하중 계수를 적용하며, 재료 성능에 대한 부분 안전 계수를 포함합니다. 균열 폭 검토 시, 서비스 상태에서의 응력에 대한 기준을 주로 사용하며, 균열의 발생을 방지하는 것보다는 균열 폭을 제한하는 데 중점을 둡니다.
- AASHTO LRFD: 하중과 저항 계수 설계 방식을 사용하여 구조적 안전성을 보장하며, 균열 검토 시에는 철근의 소성 범위에 도달하지 않도록 요구합니다. AASHTO는 또한 교량 설계 시 특유의 환경 하중이나 피로 하중 조건을 고려한 특정 지침을 포함합니다.
2. 균열 폭 제한
- 유로코드: 유로코드는 균열 폭을 제한하는 방식을 채택하여, 일반적으로 서비스 상태에서 균열 폭을 0.3 mm 이하로 유지하도록 요구합니다. 구체적인 제한은 환경 조건 및 구조물의 사용 용도에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 공격적인 환경에서는 균열 폭을 0.2 mm 이하로 제한할 것을 권장합니다.
- AASHTO LRFD: AASHTO는 균열 폭의 직접적인 제한을 두지 않으며, 대신 철근 응력이나 콘크리트 응력의 최대 값을 제어하여 균열 발생을 간접적으로 억제하는 방식을 사용합니다. 철근의 응력에 의해 균열이 발생하는 경우, AASHTO는 균열 폭이 제어될 수 있도록 철근의 간격을 조정하는 등 간접적인 방법을 권장합니다.
3. 응력 분포와 콘크리트의 인장 응력 검토
- 유로코드: PSC Box Girder에서의 콘크리트 인장 응력 검토 시, 서비스 하중 조건에서 최대 허용 인장 응력을 초과하지 않도록 요구하며, 균열이 발생할 가능성이 있는 곳에서 필요 시 보강철근을 추가하도록 규정합니다.
- AASHTO LRFD: AASHTO는 비슷한 방식으로 서비스 하중 조건에서 인장 응력을 제한하며, 필요 시 보강철근을 통해 추가적인 균열 저항을 제공하도록 권장합니다. 다만 AASHTO는 인장 응력 제한에 대한 값이 유로코드보다 다소 완화된 편이며, 철근의 간격과 수량을 통해 균열을 방지합니다.
요약
- 유로코드는 균열 폭을 직접적으로 제한하며, 환경 조건에 따른 세부 규정을 제공합니다.
- AASHTO LRFD는 균열 폭 제한 대신 철근의 응력 및 콘크리트의 인장 응력에 대한 제한을 통해 간접적으로 균열 발생을 억제합니다.
각 기준은 지역적 환경과 구조물의 사용 목적에 따라 적용하는 설계 철학이 다르기 때문에, PSC Box Girder 설계 시 기준에 맞는 균열 검토 방법을 사용하는 것이 중요합니다.
위에서 설명된 내용을 바탕으로 실제 계산을 하는 과정과 상세 설계기준의 내용은 첨부파일에 있습니다.
🎇 수계산 및 해석값 비교 예제 단면
콘크리트 : C50/60
Moment : 100 kN.m (현재 과제에서는 축력은 고려하지 않음)
Es = 195,000 MPa
Ec = 37,277 MPa
✅ 함께보면 좋은 자료
https://support.midasuser.com/hc/en-us/articles/17489385706905-PSC-Bridge-Section-Reinforcement
https://www.midasbridge.com/en/blog/bridgeinsight/psc-segmental-box-girder-bridge-design
https://www.midasoft.com/bridge-library/warping-stress-in-midas
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