9급 공무원 토목설계/PSC 도입과 손실

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프리스트레싱 할 때 콘크리트 강도[편집]

  •  : 프리스트레싱을 할 때의 콘크리트의 압축강도.
    • 프리텐션 방식에서 콘크리트의 압축강도는 30 MPa 이상
    • 짧은 부재나 단부 근처 큰 휨모멘트나 전단력을 받는 부재는 35MPa 이상.
  •  : 프리스트레스를 준 직후, 콘크리트에 일어나는 최대 압축응력

프리스트레스 손실 원인[편집]

♣♣♣ 기사 필기 92, 18-1, 18-2 / 실기

  • 즉시손실
    • 탄성변형에 의한 손실
      • 포스트텐션 방식
        • 긴장재 하나만 긴장할 때는 콘크리트 변형 발생 후 긴장력 측정하므로 손실 고려할 필요 없음.[1]
        • 여러 긴장재 긴장할 때는 콘크리트 탄성 변형도 축차적으로 일어나므로 손실 고려.
    • 강재와 쉬스[2]의 마찰에 의한 손실 : 포스트텐션에서만 발생.[3]
    • 정착단의 활동
  • 시간적 손실
    • 콘크리트 크리프
    • 건조수축
    • 긴장재 릴렉세이션

92

  • 프리텐션 부재가 포스트텐션 부재보다 프리스트레스 손실량이 약간 더 큼.(콘크리트 건조수축, 크리프에 의한 프리스트레스 손실량)
  • 프리, 포스트텐션 두 경우 모두 건조수축, 크리프에 의한 손실이 큰 몫 차지.

감소율(손실율), 유효율[편집]

기사 14-1 딱히 공식이랄 건 없고 그냥 상식적으로 이해하면 됨.

초기 프리스트레싱 Pi : 재킹(Jacking)력에 의한 콘크리트 탄성수축, 긴장재와 시스의 마찰때문에 감소된 힘

유효 프리스트레싱 Pe : 초기 프리스트레싱이 콘크리트 건조수축 및 크리프, 긴장재의 릴렉세이션에 의해 감소된 힘

  • 프리텐션 R = 0.800
  • 포스트텐션 R = 0.855

즉시 손실[편집]

콘크리트 탄성수축에 의한 손실[편집]

프리텐션[편집]

긴장재가 단면의 도심배치 또는 편심배치되는 경우(기사 15-1, 19-1)

  • n : 탄성계수비
  •  : 프리스트레스 도입 직후 PS 강재 도심 위치에서 콘크리트 압축응력
  • 의 정확한 추정은 실용상 그렇게 중요하진 않다.
  •  : 부재 자중에 의한 모멘트

긴장재가 단면 도심에 배치되고(e=0), 긴장재 단면적을 무시하여 총단면적으로 계산하는 경우(기사 13-1, 14-2, 16-2)

긴장재 단면적을 무시해버리는 경우가 약산식임.

  • .
    • 의 정확한 추정은 실용상 그렇게 중요하진 않다.

기사 18-3

단면이 400×500mm이고 150mm2의 PSC강선 4개를 단면 도심축에 배치한 프리텐션 PSC부재가 있다. 초기 프리스트레스가 1000MPa일 때 콘크리트의 탄성변형에 의한 프리스트레스 감소량은? (단, n = 6)


포스트텐션[편집]

다수의 긴장재를 순차적으로 당김. 탄성단축도 순차적으로 일어남.

제일 먼저 긴장한 긴장재는 그 시점에서 탄성단축에 의한 손실 없음. 그러나 나머지 긴장재를 긴장하면서, 제일 먼저 긴장했던 긴장재에도 탄성손실이 생김.

제일 먼저 긴장한 긴장재 탄성변형 손실이 가장 많이, 마지막으로 정착하는 긴장재는 인장력 손실 없음.

  • N : 긴장 횟수(긴장재 케이블 수)
  • 로 해도 무방.

전체 손실량은 위에서 계산한 값에 긴장 횟수 곱해준다.

정착장치 활동(일단 정착)에 의한 손실[편집]

긴장재-쉬스 사이 마찰 없는 경우(프리텐션)

기사 15-3

(훅의 법칙) 양단 정착 시 ×2해준다.

  •  : 긴장재 길이
  •  : 정착장치에서 긴장재 활동량

긴장재-쉬스 마찰에 의한 손실[편집]

포스트텐션 긴장재의 마찰에 의한 손실

긴장하는 곳으로부터 멀어질수록 인장력 손실이 생기는 원인 2가지

  • 곡률마찰 손실 : 긴장재 각도 변화(curvature)에 의한 손실
  • 파상마찰 손실 :)에 의한 손실. PS 강재가 완벽하게 매끄럽지 않고 울퉁불퉁하기 때문에 생기는 마찰에 의한 손실.

마찰손실 근사계산[편집]

♣♣♣

일 때(기사 15-3, 20-1+2)

  • α : 각변화(radian)
  • k : 긴장재 길이 1m에 대한 파상마찰계수
  •  : 계산 원하는 지점까지 PS 강재 길이

인장단으로부터 거리 x인 곳에서 긴장재 인장력

  •  : 인장단에서 긴장재 인장력

20-1+2 기사

PSC2.png

지간장 20m, 일 때 프리스트레스 근사적인 감소율은? 각은 radian으로 표시됨.


만약 일단정착이라면

시간적 손실[편집]

콘크리트 크리프에 의한 손실[편집]

  •  : 크리프 계수(1 ~ 3. 제시해줌)

고강도 콘크리트가 저강도 콘크리트보다 손실량 적음.

콘크리트 건조수축에 의한 손실[편집]

기사 16-1

(훅의 법칙)

긴장재 릴렉세이션에 의한 손실[편집]

  • 순 릴렉세이션 : 변형률이 일정할 때
  • 겉보기 릴렉세이션 : 시간 경과에 따라 건조수축, 크리프가 일어나 변형률이 변할 때. 겉보기 릴렉세이션 손실이 더 작음.

겉보기 릴렉세이션 사용하는 경우[편집]

  • γ : PS 강재의 겉보기 릴렉세이션 값
    • PS 강선, 강연선 : 5%
    • PS 강봉 : 3%
    • 저 릴렉세이션 PS강재 : 1.5%

각주[편집]

  1. 전찬기 외 (2015). 《토목기사 필기 철근콘크리트 및 강구조》. 성안당. 343쪽. 
  2. 포스트텐션 방식에서 강재 삽입 위해 뚫어두는 구멍을 덕트(duct)라 하고 덕트 형성을 위해 쓰이는 관을 쉬스(sheath)라 함.
  3. 한솔아카데미 (2020). 《토목기사 블랙박스 하권》. 14쪽. 

참고 자료[편집]

  • 신현묵. 《프리스트레스트 콘크리트》 10판. 동명사. 
  • KCS 14 20 53 :2018 프리스트레스트 콘크리트
  • 전찬기 외 (2015). 《토목기사 필기 - 철근콘크리트 및 강구조》. 성안당.