포스트텐션 보 설계

포스트텐션 보의 정의

포스트텐션 보는 콘크리트를 먼저 친 뒤 긴장재를 긴장해 압축력을 도입한 보다.

긴장재는 쉬스 안에 놓이고, 양 끝의 정착장치가 힘을 콘크리트에 고정한다.

긴장 후 남는 영구 압축력이 보 하단의 인장응력을 미리 상쇄한다.

긴 경간과 얇은 단면을 동시에 만족해야 하는 건축 구조에서 널리 쓰인다.

압축력으로 인장응력 상쇄

보 아래쪽이 인장을 받아도 미리 준 압축력이 그 인장응력을 상쇄한다.

포스트텐션은 정착장치의 지압으로 압축력이 콘크리트에 전달된다.

프리텐션과 달리 포스트텐션에는 단부에 전달길이가 없다.

긴장재에는 단부부터 전 길이에 걸쳐 일정한 긴장력이 작용한다.

구성요소와 편심

구성요소는 긴장재, 쉬스, 정착장치, 콘크리트, 슬래브 플랜지다.

긴장재는 긴장력 P를 보유하고, 쉬스는 긴장재를 보호하며 부착을 확보한다.

정착장치는 긴장력을 지압으로 콘크리트에 전달하는 부분이다.

긴장재 위치로 편심이 정해지며, 단부는 도심에 가깝게 중앙부는 멀게 둔다.

응력 계산과 예시

콘크리트 응력은 축력 항, 편심에 의한 항, 외력 휨 항으로 나눠 검토한다.

예시는 긴장재 1개 유효력 103.0 kN, 51개로 가정한 단순 계산이다.

총 유효력은 5253 kN이고, 도입 직후에는 그 1.2배인 6303.6 kN으로 검토한다.

편심에 따른 상·하단 응력은 각각 구해 허용 범위와 비교한다.

기준 값 정리

긴장 시 콘크리트 강도는 KCS 14 20 53 기준을 따른다.

긴장 직후 최대 압축응력의 1.7배 이상이어야 한다.

도입 직후 압축은 0.6f_ci 이하, 사용 시 압축은 0.45f_ck 이하로 검토한다.

교량 기준의 값은 참고로만 쓰고, 건축 설계는 KBC 2009를 따른다.

T형보와 긴장재 배치

보와 일체로 친 슬래브는 T형보의 플랜지가 되어 압축 면적을 넓힌다.

중립축이 플랜지 안에 있으면 보 폭을 플랜지 폭으로 두고 직사각형으로 계산한다.

포물선 긴장재는 등분포 하중과 평형을 이뤄 설계에 널리 쓰인다.

긴장재 편심이 클수록 같은 긴장력으로 큰 휨 저항을 얻는다.

정리

정리하면 포스트텐션 보는 긴장재 편심으로 하중에 의한 휨을 상쇄하는 구조다.

시험에서는 긴장 시 강도 1.7배와 도입 직후 1.2배 조건을 먼저 떠올린다.

응력은 상단과 하단을 사용하중과 도입 직후로 나눠 검토한다.

긴장재 위치는 단부와 중앙부 편심을 구분해 입력한다.