프리스트레스 손실

정의와 두 가지 손실

프리스트레스 손실은 긴장재에 도입한 초기 프리스트레스력이 시간에 따라 줄어드는 현상이다.

손실은 긴장 작업과 함께 바로 생기는 즉시 손실과, 오랜 기간에 걸쳐 생기는 시간의존 손실로 나뉜다.

손실 후 콘크리트에 실제로 남은 힘을 유효 프리스트레스력이라 하며, 설계는 이 값을 기준으로 한다.

손실 원인과 구분

손실 원인은 즉시 손실과 시간의존 손실로 나뉘며, 원인마다 작용하는 대상이 다르다.

탄성변형, 마찰, 정착 활동은 긴장을 도입하는 과정에서 바로 생긴다.

크리프와 건조수축은 콘크리트 응력을, 릴렉세이션은 긴장재 응력을 줄인다.

포스트텐션 마찰손실

포스트텐션 긴장재는 쉬스 안을 지나며 곡선부와 직선부에서 마찰을 받는다.

긴장단에서 거리 x만큼 떨어진 위치의 긴장력은 이 지수 식으로 구한다.

정착장치 활동은 쐐기가 자리 잡으며 생기는 손실로, 활동 영향 거리를 넘으면 0이다.

계산 예제

가상의 단순 포스트텐션 보로, 수치는 설명용이다.

정착 활동 30kN과 탄성변형 20kN을 더하면 즉시 손실은 50kN이다.

초기 긴장력 1000kN에서 즉시 손실을 빼면 950kN이 남는다.

여기서 시간의존 손실 120kN을 빼면 유효 긴장력은 830kN이다.

유효율은 유효 프리스트레스력을 초기 프리스트레스력으로 나눈 값이며, 여기서는 83%다.

두 공법 비교

프리텐션과 포스트텐션은 긴장재와 콘크리트가 연결되는 방식이 다르다.

프리텐션은 부착으로 힘을 전달하며, 긴장대 위에서 직선으로 긴장해 마찰 손실을 보통 고려하지 않는다.

포스트텐션은 정착구 지압으로 전달하며, 마찰과 정착 활동 손실을 먼저 계산한다.

그래서 두 공법은 계산 순서부터 다르게 세운다.

계산 순서와 흔한 실수

계산 순서는 초기 긴장력에서 즉시 손실을 빼고, 그 결과에서 시간의존 손실을 뺀다.

답안에서 가장 흔한 실수는 손실을 시간 구분 없이 한꺼번에 합산하는 것이다.

유효율은 계산 없이 수치만 쓰면 감점되므로, 유효 프리스트레스력을 초기 프리스트레스력으로 나눈 비로 정의해 쓴다.

장기 손실을 무시하고 설계하면 처짐과 균열이 설계보다 크게 나타난다.