고강도 PS강재

정의

고강도 PS강재는 인장강도가 높은 프리스트레싱용 강재다.

같은 긴장력을 더 작은 단면적의 긴장재로 도입할 수 있는 것이 핵심이다.

PS강선, PS강연선, PS강봉이 여기에 속한다.

긴장력의 원리

긴장력은 긴장재 단면적과 긴장 응력의 곱으로 정해진다.

식으로 쓰면 P_i는 A_p와 f_pi의 곱이다. 같은 힘이라면 f_pi가 높을수록 A_p가 작아진다.

다만 긴장 손실 뒤의 유효 응력 f_pe가 실제 설계를 지배하므로 손실 산정을 함께 본다.

장점과 한계

고강도 PS강재의 가장 큰 장점은 긴장재 단면적 절감이다.

같은 프리스트레스를 적은 강재로 얻으므로 쉬스관, 그라우팅량, 정착구 수가 줄어든다.

반면 지연파괴와 수소취성 위험이 커지고, 고온에서는 강도가 급격히 떨어진다.

정착구 응력 증가와 강재 단가 상승도 함께 따져야 한다.

콘크리트 강도 조건

고강도 강재의 힘을 받아내려면 콘크리트 강도도 함께 높아야 한다.

KDS 24 14 21 기준은 포스트텐션 부재 30MPa 이상, 프리텐션 부재 35MPa 이상을 요구한다.

긴장 시 콘크리트 압축강도는 직후 최대 압축응력의 1.7배 이상이어야 한다.

이 조건을 맞추지 않으면 정착부 파괴나 균열이 생긴다.

지연파괴와 수소취성

앞에서 낸 문제의 정답은 프리텐션 부재 35MPa 이상이다.

고강도 PS강재의 가장 큰 쟁점은 지연파괴 위험이다.

수소는 도금, 산세, 용접 과정이나 습윤 환경의 부식에서 들어올 수 있다.

수소가 들어오면 파괴인성이 떨어져 수소취성이 생기고, 지연파괴로 이어질 수 있다.

따라서 강재 제조와 보관 단계의 수소 관리가 강도 상향의 전제가 된다.

핵심 정리

지금까지 고강도 PS강재를 정리한다.

고강도 PS강재는 같은 긴장력을 적은 강재량으로 얻게 해 주는 긴장재다.

시험에서는 장점과 지연파괴 같은 위험, 콘크리트 강도 조건을 함께 답해야 한다.