하중평형개념은포물선으로배치된 PC 강선에만성립되는것이아니라 절곡된 PC 강선의배치에도적용된다. 프리스트레싱방법과공법 (1) 프리스트레싱방법 기계적방법, 화학적방법, 전기적방법 (2) 프리텐션공법 (Pre - tension) 콘크리트를타설하기전에 PC강재를미리긴장시키고,

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진영 백
5 years ago
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1 제 8 장프리스트레스콘크리트 핵심요약 개요 PC 는철근콘크리트의결함인균열을방지하여전단면을유효하게이용할수있도록설계하중작 용시발생되는인장응력을소정의한도까지상쇄할수있도록미리인공적으로압축력을도입한 콘크리트를프리스트레스트콘크리트라한다. 기본 3 개념 (1) 응력개념 ( 균등질보의개념 ) : 탄성이론에의한해석 1) PC강재가도심축과일치되는경우 P M f = ± y A I 2) PC강재가도심축과편심배치되는경우단면도심에서 e만큼편심되어강선을배치한다면프리스트레스는축방향력 P와편심모멘트 (P e) 그리고, 하중에의한모멘트 M에따른콘크리트응력을조합 P ± P e M f = y ± y A I I (2) 강도개념 ( 내력모멘트개념 ) : 극한강도이론에의한해석 압축력은콘크리트가받고인장력은 PC 강재 ( 긴장재 ) 가받는다는이론 (3) 하중평형개념 ( 등가하중개념 ) PC 강선이포물선으로지간중앙에새그 (sag) s 로배치되어있다면프리스트레스 P 에의한등분포상향력은 u l 2 8 = P s ( 단, Pcosθ P) u = 8P s l 2 1

2 하중평형개념은포물선으로배치된 PC 강선에만성립되는것이아니라 절곡된 PC 강선의배치에도적용된다. 프리스트레싱방법과공법 (1) 프리스트레싱방법 기계적방법, 화학적방법, 전기적방법 (2) 프리텐션공법 (Pre - tension) 콘크리트를타설하기전에 PC강재를미리긴장시키고, 콘크리트를타설하여경화하면긴장력을풀어서콘크리트에프리스트레스를도입하는공법으로콘크리트와 PC강재의부착에의해서프리스트레스가도입된다. 1) 롱라인공법 (long - line) : 연속식 1 1회의긴장으로동시에여러개의부재를제작할수있는공법 2 넓은면적이필요 2) 인디비듀얼몰드공법 (individual mold) : 단속식 1 1회의긴장으로비교적큰부재 1개를제작 2 거푸집과긴장대의회전율을높여경제성을확보 3 거푸집비용이비싸다. (3) 포스트텐션공법 (post - tension) 프리캐스트 PC부재의결합과조립이편리하여현장에서 1개의크고긴부재를만들수있다. 1) 제작순서 1 거푸집과쉬스 (sheath) 를배치한다. 2 콘크리트를타설한다. 3 콘크리트가경화된후 PC강재를긴장한다. 4 PC강재를정착시킨다. ( 정착장치필요 ) 5 그라우팅 (grouting) 을실시한다. (PC강재의부식을막기위해 ) 2) 포스트텐션공법의종류 1 쐐기식 : Freyssinet공법, CCL공법, Magnel공법 2 지압식 : 리벳머리식 (BBRV) 공법, 너트식 (Dywidag) 공법 3 루프식 : Baur - Leonhart공법, Leoba공법 2

3 (4) 프리텐션공법과포스트텐션공법의특징 1) 프리텐션공법 1 공장생산에의하여품질의신뢰도가높고, 대량생산가능 2 장대지간부재에는운반상의문제가있어적합하지않다. 3 프리스트레스힘의유지를콘크리트와 PC강재의부착에의존하므로포스트텐션공법보다고강도의콘크리트사용 ( fck 350 kgf/ cm2 ) 2) 포스트텐션공법 1 PC강재를곡선배치할수있어서대형구조물에적합 2 정착장치, 쉬스, 그라우팅등이필요하다. 3 프리스트레스힘의유지를정착장치에의존하므로프리텐션공법보다낮은강도의콘크리트를사용할수있다. ( fck 300 kgf/ cm2 ) 4 PC강재의재긴장후다시사용가능 PC 의특징 (1) 장점 1) 내구성이크고, 탄력성과복원성이좋다. 2) 보통완전프리스트레싱상태로설계하므로, 전단면을유효하게사용할수있다. 1 완전프리스트레싱 (Pull prestressing) 부재의어느부분에도인장응력이생기지않도록프리스트레스를가하는것 2 부분프리스트레싱 (Partial prestressing) 작용하중하에서부재단면의일부에인장응력이생기는경우 (2) 단점 1) 변형이크고, 진동하기쉬우며, 내화성, 즉열에약하다. 2) RC 에비해단가가비싸고, 보조재료비용의추가로공사비가많이든다. PC 의재료 (1) 콘크리트 3

4 1) 압축강도가크고, 크리프나건조수축이작아야한다. 1 프리텐션공법 : fck 350 kgf/ cm2 2 포스트텐션공법 : fck 300 kgf/ cm2 2) 배합설계시단위수량, 단위시멘트량을가능한한최소로한다. (2) PC강재 1) PC강재의종류 1 PC강선 : 지름 2.9-8mm정도로주로프리텐션공법에많이사용 2 PC강연선 : 강선을꼬아서만든것으로 2연선, 7연선을많이사용 3 PC강봉 : 지름 mm정도로주로포스트텐션공법에많이쓰이며강선이나강연선보다릴랙세이션 (relaxation) 이작은잇점이있다. 2) PC강재에요구되는성질 1 인장강도와항복비가클것 2 부식에대한저항성과부착강도가클것 3 릴랙세이션이작을것 4 신직성 ( 곧게잘펴지는성질 ) 이좋을것 3) PC강재의탄성계수 (EP) 시험에의하여정하는것을원칙으로하나보통의경우다음값을사용 EP= kgf/ cm2 (3) 기타의재료 쉬스 (sheath), PC 그라우트 프리스트레스의도입과손실 (1) 프리스트레스의도입 1) 프리텐션공법 f ci 1.7 fci 300 kgf/ cm2 f ci : 프리스트레스도입시콘크리트압축강도 fci : 콘크리트에도입할최대압축응력 4

5 3) 포스트텐션공법 f ci 1.7 fci 250 kg f/ cm2 (2) 프리스트레스의손실 1) 초기프리스트레스힘과유효프리스트레스힘 1 초기프리스트레스힘 (initial prestress force) 프리스트레스도입직후재킹 (jacking) 에의한 Pj 는즉시손실에따라서, 초기프리스트레스힘 Pi 로감소한다. 2 유효프리스트레스힘 (effective prestress force) 프리스트레스도입후초기프리스트레스힘 Pi는시간적손실에따라서, 유효프리스트레스힘 Pe로감소한다. 2) 유효율과감소율 Pe 1 유효율 (R)= 프리텐션방식 : R = 0.80 Pi 포스트텐션방식 : R = 0.85 Pi Pe 2 감소율 = = Pi ΔP Pi (3) 프리스트레스의손실원인 1) 프리스트레스도입시일어나는손실 ( 즉시손실 ) 1 콘크리트의탄성변형 ( 탄성수축 ) 2 PC강재와쉬스마찰 3 정착장치의활동 2) 프리스트레스도입후손실 ( 시간적손실 ) 1 콘크리트의건조수축 2 콘크리트의크리프 3 PC강재의릴랙세이션 (Relaxation) (4) 손실량계산 1) 탄성변형에의한손실 1 프리텐션방식 5

6 PC강재의탄성계수 (Ep) Δfp = n fc 여기서, n = : 보통의경우 6을사용콘크리트의탄성계수 (Ec) 2 포스트텐션방식 Δfp : PC 강재의인장응력감소량 fc : PC 강재도심위치에서의콘크리트압축응력 a 여러개의 PC 강재를한꺼번에긴장시긴장재의응력은콘크리트부재가이미탄성수축한 후에측정되므로손실은없다. b 여러개의 PC 강재를순차적으로긴장 정착하는경우제일먼저긴장하여정착한 PC 강재 가가장많이감소하고, 마지막으로정착한긴장재는감소가없다. 따라서, 프리스트레스 의감소량을정확하게계산하려면복잡하므로근사적으로제일먼저긴장한긴장재의감 소량을계산하여그값의 1/2 을모든긴장재의평균감소량으로한다. 2) 정착단의활동에의한손실 Δl Δfp = Ep Ep : PC강재의탄성계수 ( 보통 Ep = kgf/ cm2 ) l l : 긴장재의길이 Δl : 정착단의활동량 (1 단정착시 : Δl, 2 단정착시 :2 Δl 3) 강재와쉬스의마찰에의한손실 Px= P0 e (π α+ k l) 보통의경우근사식사용 손실율 = π: 곡률마찰계수 α: 각변화 (radian) k : 파상마찰계수 4) 콘크리트의건조수축에의한손실 Δfp = Ep εcs ΔP P 0 5) 콘크리트의크리프에의한손실 100(%)=(μ α+k l) 100(%) l : 인장단으로부터생각하는단면까지의긴장재의길이 여기서 εcs 는건조수축변형률 Δfp = Ep εc = Ep εc= Ep fc Ec = n fc 여기서, εc : 크리프변형률 εe : 탄성변형률 : 크리프계수 = εc εe 6

7 6) 강재의릴랙세이션에의한손실 PC강재에인장응력을작용시켜강재의길이를일정하게유지해두면처음에가한인장력은시간의경과와함께감소한다. 이러한현상을릴랙세이션이라한다. log10t fpi Δfp = fpi ( 0.55) 보통의경우근사식사용 10 fpy Δfp = r fpi 여기서 fpi: 프리스트레스도입직후긴장재의인장응력 r : 릴랙세이션감소율 PC강선, 강연선 = 5%, PC강봉 = 3%) 7

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Microsoft Word - SDSw doc MIDAS/SDS Ver..4.0 기술자료 Design>Shear Check Result KCI-USD99의슬래브의불균형모멘트에대한고려기준은다음과같습니다. 7.11. 전단편심설계 (1) 슬래브의평면에수직한위험단면의도심에대해전단편심에의해전달된다고보아야할불균형모멘트의비율은다음과같다. γ υ 1 = 1 b 1+ 3 b 1 () 전단편심에의한모멘트전달로인한전단응력은위의