합성 구조물의 굽힘 모멘트 다이어그램에 대한 임시 지지대의 영향
서론
현장 타설 슬래브와 격벽으로 두 개의 프리캐스트 보를 연결할 때 중간 지지부에서 굽힘 모멘트가 급격히 증가하는 이유에 대해 의문을 가질 수 있습니다. 예상되는 거동은 프리캐스트 보와 현장 타설 부분의 합성 직후가 아니라 콘크리트의 크리프로 인해 일정 시간이 지난 후 중간 지지부에서 굽힘 모멘트가 발생하는 것이었습니다. 이 문제를 보다 자세히 살펴보고 임시 지지대의 다양한 배치와 내력 분포에 대한 영향을 검토해 보겠습니다.
구조물 설명
연속보 지지부에서 높은 굽힘 모멘트 발생을 설명하기 위해 IDEA StatiCa Beam 및 midas Civil 소프트웨어에서 두 가지 경우를 분석하였습니다. 지지부에서 현장 타설 철근 콘크리트 슬래브 및 격벽과 합성된 두 개의 프리캐스트 보를 고려합니다. 합성 단면의 두 부분 모두 동일한 콘크리트 등급인 C45/55를 사용합니다. 단면 형상은 다음과 같습니다:
합성 단면:
지지부의 격벽:
정적 계획은 시간에 따라 변화합니다. 각 경우에 대해 다양한 지지대 배치를 고려합니다. 그러나 시공 과정은 동일합니다. 프리캐스트 보 제작, 야적장 보관, 현장 임시 지지대 위에 프리캐스트 보 설치, 그리고 현장 타설 슬래브 및 격벽과의 합성 순서로 진행됩니다. 최종 지지대의 위치는 두 경우 모두 동일하며, 하중 이력도 동일합니다.
두 경우의 하중 이력:
경우 A의 시공 단계 (슬래브 타설 시 임시 지지대 사용):
경우 B의 시공 단계 (슬래브 타설 시 추가 임시 지지대 미사용):
midas Civil & IDEA StatiCa Beam 비교
비교 과정에서 두 경우 모두 특정 시공 단계에서의 지지부 및 경간 중앙의 굽힘 모멘트에 중점을 두었습니다.
경우 A
시공 단계 3:
임시 지지대로 지지된 프리캐스트 보에 자중 및 RC 슬래브의 습식 콘크리트 하중이 작용하며, 크리프 및 건조 수축을 포함합니다.
굽힘 모멘트 다이어그램 – IDEA StatiCa Beam
굽힘 모멘트 다이어그램 – midas Civil
시공 단계 4:
프리캐스트 보가 슬래브와 합성되고, 합성 단면이 자중만 저항하는 최종 지지 단계이며, 크리프 및 건조 수축을 포함합니다.
굽힘 모멘트 다이어그램 – IDEA StatiCa Beam
굽힘 모멘트 다이어그램 – midas Civil
시공 단계 6:
100년 시점의 구조물에 자중만 작용하며, 크리프 및 건조 수축을 포함합니다.
굽힘 모멘트 다이어그램 – IDEA StatiCa Beam
굽힘 모멘트 다이어그램 – midas Civil
경우 B
시공 단계 3:
프리캐스트 보가 최종 지지대로 지지되고, 자중 및 RC 슬래브의 습식 콘크리트 하중이 작용하며, 크리프 및 건조 수축을 포함합니다.
굽힘 모멘트 다이어그램 – IDEA StatiCa Beam
굽힘 모멘트 다이어그램 – midas Civil
시공 단계 4:
프리캐스트 보가 슬래브와 합성되고, 합성 단면이 자중만 저항하는 최종 지지 단계이며, 크리프 및 건조 수축을 포함합니다.
굽힘 모멘트 다이어그램 – IDEA StatiCa Beam
굽힘 모멘트 다이어그램 – midas Civil
시공 단계 6:
100년 시점의 구조물에 자중만 작용하며, 크리프 및 건조 수축을 포함합니다.
굽힘 모멘트 다이어그램 – IDEA StatiCa Beam
굽힘 모멘트 다이어그램 – midas Civil
IDEA StatiCa Beam 및 midas Civil의 출력 결과를 표로 정리하였습니다:
결론
위의 표는 서로 다른 소프트웨어의 결과가 대체로 일치함을 보여줍니다. 결과의 편차는 midas Civil에서 구조물 합성 전후의 공칭 크기 높이 h0를 구분하지 않기 때문입니다.
사용자는 단면의 각 부분에 대해 프리캐스트 콘크리트 보와 철근 콘크리트 현장 타설 슬래브의 합성 전 또는 합성 후 단계에 해당하는 단면 매개변수를 별도로 지정해야 합니다. 반면 IDEA StatiCa Beam에서는 합성 전 단계, 즉 단면 건조 부분의 둘레가 프리캐스트 보 전체 단면의 둘레에 해당하는 경우와 합성 후 단계, 즉 프리캐스트 보의 건조 부분 둘레가 프리캐스트 보와 현장 타설 슬래브 사이의 시공 이음 길이만큼 감소하는 경우가 모두 고려됩니다. 중간(최종) 지지부에서의 굽힘 모멘트 급격한 증가는 선택된 임시 지지대 배치에 기인합니다. 임시 지지대가 시공 단계의 영향을 제거하므로, 전체 동바리 공법으로 시공된 구조물의 굽힘 모멘트 다이어그램에 근접한 결과를 얻게 됩니다.
중간 임시 지지대를 고려하지 않은 경우 B에서는 정적 계획이 여러 차례 변경되고 모멘트 다이어그램이 달라짐에 따라 시공 단계의 부정적인 영향이 관찰될 수 있습니다.
본 연구의 목적은 IDEA StatiCa Beam 및 midas Civil이 제공하는 결과의 정확성을 검증하는 것이었습니다. 두 독립적인 소프트웨어에서 동일한 구조물 거동이 확인되었으므로, IDEA StatiCa Beam의 결과가 정확하다고 선언할 수 있습니다.
첨부 다운로드
- Composite beams - comparison with midas Civil.zip (ZIP, 9.1 MB)