PSC 응력개념과 강도개념

PSC 정의

프리스트레스트 콘크리트는 사용 하중이 걸리기 전에 긴장재로 압축응력을 미리 준 구조다.

콘크리트는 누르는 힘에는 강하지만 당기는 힘에는 약하다. PSC는 먼저 누름으로 이를 상쇄한다.

두 가지 해석 개념

PSC 해석에는 응력개념과 강도개념이 있다.

응력개념은 탄성 응력을 검토하고, 강도개념은 극한 저항을 검토한다.

응력개념은 사용성, 강도개념은 극한 안전성 검토에 대응한다.

응력개념 계산

응력개념은 압축을 (+)로 약속하고 프리스트레스와 하중에 의한 응력을 더한다.

상연은 P/A에서 Pe/Z를 빼고 M/Z를 더한다. 하연은 하연 단면계수로 같은 방법을 쓴다.

이 값으로 허용 응력 범위와 비교해 인장 균열 발생 여부를 검토한다.

예제: 지간 중앙 응력

지간 20 m, 단면 400×900 mm, 긴장력 3,300 kN, 편심 250 mm인 예제다.

단면적 0.36 m², 단면계수 0.054 m³이다. 자중 9.0 kN/m로 자중 모멘트는 450 kN·m다.

P/A는 9.17 MPa, Pe/Z는 15.28 MPa, M/Z는 24.44 MPa가 나온다.

상연은 9.17 - 15.28 + 24.44 = 18.33 MPa다.

하연은 P/A + Pe/Z - M/Z 로 구한다. 값을 넣어 직접 구해 보자.

하연 약 0 MPa이므로 인장 여유가 부족하다. 균열 여부를 강도 검토와 함께 확인해야 한다.

강도개념과 설계 기준

강도개념은 콘크리트 압축력 C와 긴장재 인장력 T가 이루는 우력으로 공칭 휨강도를 구한다.

응력블록은 직사각형으로 가정하고, 설계 휨강도는 강도감소계수 0.85를 곱해 구한다.

설계기준압축강도는 포스트텐션 30MPa, 프리텐션 35MPa 이상이 필요하다.

정리

정리하면 응력개념은 사용성, 강도개념은 극한 안전성을 검토하는 방법이다.

허용응력설계는 응력의 크기를, 강도설계는 부재가 버틸 수 있는 내력을 비교한다.

시험에서는 두 개념의 차이를 설명하고 목적에 따라 병행한다고 답한다.