고강도 긴장재 사용 이유

개념 정의

고강도 긴장재는 인장강도가 높아 큰 프리스트레스를 도입하는 PS강재다.

쉬운 말로 하면, 콘크리트를 미리 눌러 두려고 강재를 세게 당겨 놓는 것이다.

이 영상은 쓰는 이유, 단면 계산, 손실, 헷갈리는 점 순서로 본다.

구조와 원리

긴장재는 강재를 당겨 정착장치로 고정하고, 그 힘을 콘크리트에 넘긴다.

강재의 인장력이 정착장치를 거쳐 콘크리트의 압축력으로 바뀐다.

긴장 후 손실을 뺀 뒤 실제로 남는 힘이 유효 프리스트레스다.

구성요소는 PS강재, 정착장치, 쉬스·그라우트이며 모두 고강도 강재를 전제로 한다.

단면 절감의 원리

고강도 긴장재의 이유는 같은 힘을 더 적은 단면으로 도입하기 때문이다.

필요 단면적은 도입력을 긴장응력으로 나눈 값이다.

가상의 예로 일반강재를 320 MPa로 잡으면 약 3,125 mm²가 필요하다.

고강도 긴장재를 1,300 MPa로 잡으면 약 769 mm²로 충분하다.

응력이 약 4배이므로 단면적은 약 1/4이 된다.

프리스트레스 손실

앞 문제의 정답은 1/4이다. 긴장응력이 높을수록 단면적이 줄어든다.

긴장 후에는 프리스트레스 손실이 생겨 긴장력이 줄어든다.

유효 프리스트레스는 초기 긴장응력에서 손실 응력을 뺀 값이다.

손실 요인은 탄성변형, 크리프, 건조수축, 릴렉세이션, 쉬스 마찰 등이다.

고강도 강재는 초기 응력이 높아 손실 후에도 잔류 응력이 크다.

항복 특성과 한계

일반강재는 항복점이 뚜렷해 항복 응력을 바로 읽을 수 있다.

고강도 PS강재는 항복점이 뚜렷하지 않아 0.2% 오프셋 항복강도를 쓴다.

강도가 높을수록 지연파괴와 응력부식에 민감해져 취성파괴 위험이 커진다.

그래서 방청, 쉬스 밀봉, 정착구역 보강과 콘크리트 강도 확보를 함께 쓴다.

정리와 시험 포인트

고강도 긴장재는 적은 단면으로 큰 긴장력을 도입하는 PS강재다.

설계기준압축강도는 포스트텐션 30 MPa 이상, 프리텐션 35 MPa 이상이다.

답안에는 지연파괴·응력부식 대책과 정착부 콘크리트 강도도 함께 적는다.