PSC 정착구역 응력교란영역

정의

PSC 정착구역 응력교란영역은 1교시 용어와 4교시 논술에 반복해 나오는 핵심 주제다.

응력교란영역은 보 이론의 평면 보존 가정이 성립하지 않는 영역이다.

긴장력이 한 점 또는 좁은 면적으로 들어오는 정착구역이 대표적인 D영역이다.

발생하는 세 가지 응력

정착구역에서는 세 가지 응력이 함께 생긴다.

지압응력은 정착판이 콘크리트를 직접 누르는 압축응력이다.

쪼갬 인장응력은 긴장재 방향으로 갈라지게 하는 횡방향 인장응력이다.

할렬 인장응력은 정착판 가장자리에서 생겨 피복 콘크리트가 떨어져 나가게 한다.

쪼갬과 할렬 인장응력이 콘크리트 인장강도를 넘으면 쪼개짐과 박리가 일어난다.

Saint-Venant 원리와 범위

정착구에 집중된 긴장력은 바로 단면 전체로 퍼지지 못한다.

그래서 정착구 주변에서 응력 흐름이 크게 흐트러지며, 그 구간이 응력교란영역이다.

Saint-Venant 원리에 따르면 응력은 부재 높이 h 정도 떨어지면 거의 균등해진다.

따라서 정착구에서 약 h 범위가 D영역이고, 그 밖에서는 선형 분포를 다시 쓸 수 있다.

정확한 범위는 설계기준 규정에 따른다.

지압응력 계산 예제

정착판 지압응력을 가상의 예제로 계산해 보자.

긴장력 1,500 kN, 정착판 폭 200 mm, 부재 폭 400 mm인 경우를 생각한다.

지압응력은 긴장력을 정착판 면적 a×b로 나눈 값이다.

계산하면 지압응력은 18.75 MPa이다. 이 값은 예제 결과이며 기준값이 아니다.

시험에 나오는 방식과 흔한 실수

답안에서 자주 빠지는 실수는 세 가지다.

첫째, 응력교란영역 범위를 생략하는 실수다. 둘째, 횡방향 철근 없이 연직 전단철근만 쓰는 실수다.

셋째, 지압응력 검토 없이 콘크리트 강도만 확인하는 실수다.

기출은 정의, 발생 응력의 종류, 설계 방법을 묻는 방식이다.

정답 확인과 정리

정답은 30MPa 이상이다. 포스트텐션 교량 PSC 부재의 기준이다.

이번 영상의 핵심은 응력교란영역을 D영역으로 보고 세 응력을 함께 검토하는 것이다.

정착구역 설계는 스트럿-타이 모델로 하중 경로를 그려 보강근을 배근하는 것이 기본이다.

마지막으로 정착판 지압응력과 횡방향 보강근 배치 기준을 답안에 명시한다.