Precast pretensioned voided slabs

 Precast pretensioned voided slabs

중공 프리캐스트 빔

252-New-standard-precast-concrete-bridge-beams-stage-1-identification-of-new-standard-beam-shapes

8.3.5 Transverse Design

Preliminary design indicates that increasing the transverse prestress, providing continuous ducts, and increasing the depth of the grouted joints between units are likely to provide the most cost-effective solution for the hollow core deck units. On the other hand the provision of an overlay slab will increase the cost of construction because of a reduction in structural efficiency for the deck units and an increase in site construction work.

예비 설계에 따르면 횡방향 프리스트레스를 높이고, 연속 덕트를 제공하며, 유닛 사이의 그라우트 조인트 깊이를 늘리는 것이 중공 코어 데크 유닛에 가장 비용 효율적인 솔루션을 제공할 수 있는 것으로 나타났습니다. 반면에 오버레이 슬래브를 제공하면 데크 유닛의 구조 효율성이 감소하고 현장 시공 작업이 증가하기 때문에 공사 비용이 증가합니다.

8.3.6 Longitudinal Joints Between Units 

The existing detail for the joint between hollow core deck units provides a grouted joint with a profiled shear key formed in the sides of the abutting deck units. The joint is typically less than half the depth of the unit. 

The maintenance concerns that have been described above, in which reflective cracking has been found to occur on some longer span bridges, have been in part attributed to the detailing of the joints between units. Modifications have been made on an individual project basis to improve the performance of the joint by increasing its depth, so that 75% or more of the unit depth is grouted. The dimensions of the shear keys have also been increased, and in some cases non-shrink grout has been used. The performance of the longitudinal joint is also improved by the additional transverse prestress described in Section 8.3.5 above.

8.3.6 유닛 사이의 종방향 접합부

중공 코어 데크 유닛 사이의 이음새에 대한 기존 세부 사항은 인접한 데크 유닛의 측면에 프로파일 전단 키가 형성된 그라우팅 이음새를 제공합니다. 이 조인트는 일반적으로 유닛 깊이의 절반 미만입니다. 

일부 장경간 교량에서 반사 균열이 발생하는 것으로 밝혀진 위에서 설명한 유지관리 문제는 부분적으로 유닛 간 조인트의 세부 사항에 기인합니다. 개별 프로젝트별로 조인트의 깊이를 늘려 성능을 개선하기 위해 단위 깊이의 75% 이상이 그라우팅되도록 수정이 이루어졌습니다. 전단 키의 치수도 증가했으며 경우에 따라 무수축 그라우트를 사용하기도 했습니다. 위의 섹션 8.3.5에 설명된 추가 횡방향 프리스트레스로 인해 세로 조인트의 성능도 향상되었습니다.

8.3.8 Summary of Design Criteria for Hollow Core Deck Units 

From the preliminary design of the hollow core deck units for the new beam sectionsthe following conclusions are made: 

+ Hollow core units should be provided for spans of between 12 and 25 m using hollow cove units of 576 mm, 650 mm and 900 mm depths. 

+ The precast industry would like the existing 1144 mm unit width to be retained. This would appear to fit the current Transit Bridge Manual range of width requirements based on the standard bridge criteria developed as part of this project. This will be confirmed during the detailed design stage. 

+ Double or single voids should be provided, the final void shape to be confirmed during detailed design. 

+ Concrete strengths of 40 MPa should be used unless the precast industry advises that manufacturing advantages are gained by using higher concrete strengths for early stripping of formwork. 

+ The transverse design should be improved by increasing the amount of transverse prestress, providing continuous ducts, and increasing the depth of the grouted joints between units. 

+ Concreie covers are adequate for long-term durability. 

+ Joint details at the ends of the deck units should be reviewed during detailed design.

8.3.8 중공 코어 데크 유닛의 설계 기준 요약 

새로운 보 구간을 위한 중공 코어 데크 유닛의 예비 설계에서 다음과 같은 결론을 내렸습니다: 

+ 중공 코어 유닛은 576mm, 650mm 및 900mm 깊이의 중공 코브 유닛을 사용하여 12~25m의 경간장에 제공되어야 합니다. 

+ 프리캐스트 업계는 기존의 1144mm 단위 폭을 유지하기를 원합니다. 이는 이 프로젝트의 일환으로 개발된 표준 교량 기준에 따라 현재 트랜짓 브리지 매뉴얼의 폭 요건 범위에 부합하는 것으로 보입니다. 이는 상세 설계 단계에서 확정될 예정입니다. 

+ 이중 또는 단일 보이드가 제공되어야 하며, 최종 보이드 형태는 상세 설계 중에 확정될 예정입니다. 

+ 프리캐스트 업계에서 거푸집 조기 박리를 위해 더 높은 콘크리트 강도를 사용하는 것이 제조상의 이점을 얻을 수 있다고 조언하지 않는 한 40MPa의 콘크리트 강도를 사용해야 합니다. 

* 횡방향 프리스트레스의 양을 늘리고, 연속 덕트를 제공하고, 유닛 사이의 그라우팅 조인트 깊이를 늘려 횡방향 설계를 개선해야 합니다. 

+ 장기적인 내구성을 위해 콘크리트 커버가 적절합니다.  

+ 데크 유닛 끝부분의 조인트 세부 사항은 상세 설계 시 검토해야 합니다.

Caltrans Bridge Design Pratice

CHAPTER 5.5 PRECAST PRETENSIONEDVOIDED SLABS

5.5.2 TYPICAL SECTIONS AND SPAN LENGTHS

Typical voided slab sections shown in Figure 5.5-1 are based on the AASHTO/PCI Sections, as described in the Precast Concrete Institute (PCI) Bridge Design Manual (PCI, 2014). Four section types with the designations SI through SIV represent depths ranging from 12 to 21 inches, respectively. The section dimensions illustrated in Figure 5.5-1 can be adjusted for non-standard and variable slab widths without a significant increase in cost if the strands are straight and the width is less than 48 inches (PCI, 2014). Since prestressing strands are straight, stresses can be controlled using partial debonding, as discussed in Section 5.3.2.

For preliminary design, the section can be taken from Table 5.5-1. The section should be verified to meet all strength and service limit states including deflection requirements. Note that the service limit deflection analysis is not required if the minimum depths are met, per Article 2.5.2.6.3 (AASHTO, 2017). Voided slabs are subject to the requirements for precast concrete box slabs. The minimum depth (including composite topping slab) is 0.030L and 0.025L for simple spans and continuous spans, respectively, where L is the span length.

최소 깊이(복합 토핑 슬래브 포함)는 단순 경간 및 연속 경간의 경우 각각 0.030L 및 0.025L이며, 여기서 L은 경간 길이입니다.

Voided slabs are typically placed so the soffit matches the cross-slope and the average profile grade of the span. Since the sections are wide relative to the depth, the slabs are stable at cross slopes up to ten percent, which is the upper limit specified in the Highway Design Manual Section 202.2 (Caltrans, 2020). The ends of the slabs can be supported with thin neoprene strips on a non-level bent cap and abutment seats. Greased bearings are not recommended.

During fabrication and subsequent curing operations, the slabs will deflect vertically upward (camber) and horizontally (sweep), as shown in Figure 5.5-2. These deflections will not be uniform for all slabs within a span and must be accounted for in the design.

Sweep is caused by form and prestressing strand misalignment, strand tensioning variability, thermal effects due to sun exposure on one side, and improper storage at the fabrication site. Since differential sweep could result in an imperfect fit, a small gap should be specified between slabs. This gap should be at least 1.5 times the sweep allowed in Section 10.11 of the Tolerance Manual for Precast Prestressed Concrete Construction, MNL-135-00 (PCI, 2000), which is referenced in Standard Specifications Section 90-4.03 (Caltrans, 2018).

Figure 5.5-2 Schematic Showing Slab Sweep

Camber is a result of eccentrically applied prestress in the slab. Differential camber could result in a non-uniform cross slope and misalignment of the prestress tendons in the transverse diaphragms.

5.5.5 TRANSVERSE CONTINUITY

The PCI Bridge Design Manual (PCI, 2014) recommends the diaphragm layout listed in Table 5.5-2 for preliminary design. This publication further states that due to the possibility of cracking at the joints and the resulting loss of stiffness, the use of non-post-tensioned rods is not recommended.

PCI Bridge Design Manual(PCI, 2014)에서는 예비 설계 시 표 5.5-2에 나열된 다이어프램 레이아웃을 권장합니다. 이 간행물에서는 조인트에서 균열이 발생할 수 있고 이로 인한 강성 손실이 발생할 수 있으므로 포스트 텐션이 없는 막대의 사용을 권장하지 않는다고 명시하고 있습니다.