PSC 보의 전단 거동·파괴

PSC 보란 무엇인가

PSC 보는 긴장재로 콘크리트에 미리 압축응력을 도입한 부재다.

콘크리트는 압축에 강하고 인장에 약하므로, 인장이 생길 자리에 압축을 먼저 건다.

이 압축이 사용하중에 의한 인장응력을 상쇄해 전단 거동을 바꾼다.

주인장응력과 사인장균열

보의 단면에는 휨응력 σ와 전단응력 τ가 함께 작용한다.

두 응력이 합성되어 경사 방향 주인장응력이 생긴다.

주인장응력이 인장강도에 도달하면 사인장균열이 발생한다.

프리스트레스의 응력 상쇄

단면 응력은 축력에 의한 압축과 편심에 의한 휨의 합으로 쓴다.

P는 프리스트레스력, e는 긴장재 편심, I는 단면 2차모멘트다.

프리스트레스 압축은 주인장응력을 낮추어 사인장균열을 늦춘다.

경사 긴장재의 전단 기여

긴장재가 경사지게 배치되면 긴장력의 연직 성분이 생긴다.

이 연직 성분은 전단력의 일부를 맡으므로 전단 강도의 추가 항이 된다.

직선 긴장재와 곡선 긴장재의 전단 저항 기여는 서로 다르다.

PSC 와 RC 의 전단 거동 비교

PSC 보와 RC 보를 같은 기준으로 비교해 본다.

PSC 는 프리스트레스 압축으로 사인장 균열이 늦게 생기고 폭도 작다.

사인장 응력은 PSC 에서 축방향 압축으로 줄고, RC 에서는 휨과 전단이 합성된다.

전단 저항은 PSC 에서 경사 긴장재의 수직 성분이 더해지는 점이 다르다.

전단 파괴 유형과 정리

전단 파괴는 사인장, 전단인장, 전단압축, 복부압축의 네 가지로 나뉜다.

전단인장파괴는 인장연단에서 시작하는 2차 균열과 수평 쪼갬균열로 부착이 깨진다.

얇은 복부의 I형 단면은 복부압축파괴를 빠뜨리지 않도록 검토한다.

전단압축파괴는 사인장균열 상단의 콘크리트가 압괴되는 형태다.