외부 케이블 보강

외부 케이블 보강의 정의

외부 케이블 보강은 기존 교량과 구조물의 내력과 사용성을 높이는 공법이다.

거더 밖에 긴장재를 두고, 장력을 도입하여 하중을 나눠 분담시킨다.

케이블은 거더와 부착되지 않은 외부 긴장재이며 편향장치와 정착구로 연결된다.

두 가지 원리

케이블 장력은 거더 연단응력에 두 가지 방식으로 작용한다.

첫째, 장력에 편심을 곱한 값이 거더에 역방향 모멘트를 준다.

둘째, 편향점에서 꺾인 케이블은 연직 분력을 주어 하중을 일부 분담한다.

두 효과를 합친 연단응력은 위 식으로 쓴다. 기호의 뜻은 아래와 같다.

적합조건으로 장력 구하기

케이블 장력 T는 힘의 평형만으로는 정해지지 않는 부정정 장력이다.

거더 처짐과 케이블 신장이 서로 맞아야 하므로 적합조건을 추가한다.

편향부 위치에서 거더 처짐과 케이블 신장량을 같게 놓는다.

그러면 미지수 T 하나가 적합식으로 정해진다.

해석 절차

장력 산정은 정해진 순서대로 진행한다.

먼저 구조계를 정의하고 장력 T를 미지수로 둔 자유물체도를 그린다.

외하중과 장력에 의한 처짐, 그리고 케이블 신장량을 각각 구한다.

마지막으로 적합조건으로 T를 산정한 뒤 단면력을 중첩해 검토한다.

형식별 비교

외부 케이블 보강은 케이블 배치 방식에 따라 여러 형식으로 나뉜다.

직선형은 변형 적합 1차 부정정으로 풀고, 퀸포스트형은 힘 평형이 추가된다.

디비에이터 개수와 위치가 장력에 직접 영향을 준다.

퀸포스트형은 연직 부재의 힘이 포함되어 직선형보다 식이 복잡하다.

흔한 실수와 직접 풀기

시험에서 자주 틀리는 부분을 짚어 보자.

케이블을 거더와 부착된 강재로 보고 변형 적합을 빠뜨리는 실수가 많다.

케이블 신장량은 장력에 비례하므로 식에 T를 그대로 대입한다.

정답은 2배다. 신장량은 장력에 비례하므로 T가 2배면 ΔL_p도 2배다.