프리스트레스 PSC 콘크리트, 강재 재료 요구조건

 

프리스트레스 Prestress Concrete 구조물의 재료가 갖추어야 할 조건에 대해 적어보겠습니다. 프리스트레스 콘크리트는 콘크리트에 미리 압축응력을 발생시키는 특징이 있기 때문에, 일반 철근 콘크리트 구조물보다 더 높은 재료적 조건을 요구하겠죠. 재료의 물리적 조건에 대해 적어보겠습니다. 구조기술사 기출문제로 나왔습니다. 참고하세요.

 

 

프리스트레스 구조물 재료의 조건

콘크리트 요구조건

1. 높은 압축강도

- 포스트텐션 30 MPa, 프리텐션 35 MPa로 콘크리트 최소 강도가 주어지는데, 사용하중 작용 시 균열등급에 따라 콘크리트 강도를 산정해야한다.

 

2. 콘크리트 건조수축, 크리프

- 프리스트레스력을 가한 후, 시간 경과에 따른 PS력 손실이 발생하게 되는데 이를 최소화하기 위해서 콘크리트 건조수축 및 크리프가 작게 발생해야 한다. 쉽게 말해, PS 강선을 당겨놓고 난 뒤에 콘크리트 수축변형이 발생하면 PS 강선 효과가 떨어지는 것을 의미한다.

 

Prestress 강재 요구조건

1. 인장강도

- 높은 인장강도를 갖는 PS 강재에 높은 Prestress 력을 부과할 수 있기 때문이다. 높은 PS 력을 부과한 만큼 PS 부재의 효용도 높아질 수 있다. 이에 높은 인장강도의 PS 강재가 필요하다

 

2. 항복비

- 강재의 항복비는 인강강도에 대한 항복강도의 비를 말한다. 항복비가 높아야 하는 이유는 PS력(긴장력) 작용 시 강재의 인장응력의 80% 또는 항복강도의 94% 중 작은 값으로 긴장력을 도입해야하는 규정이 있는데, 이는 항복강도가 인장강도에 비해 높을수록 높은 긴장력을 도입할 수 있기 때문이다.

또한, 항복비가 높을수록 높은 긴장력에도 상당 부분 탄성 변형 상태를 띌 수 있기 때문이기도 하다.

 

3. 릴렉세이션

- 강재의 릴렉세이션이란, 인장력을 도입한 채로 시간경과 시 작용했던 인장력이 감소하는 현상을 말한다. 낮은 릴렉세이션은 긴장력의 손실 효과를 줄이기 위함이다.

또한, 강재마다 특정 릴렉세이션 요구되는데 강선/강연선 릴렉세이션은 3% 이하, 강봉은 1.5% 이하의 낮은 릴렉세이션이 요구된다.

 

4. 연성과 인성

- 긴장력이 도입되고 난 뒤에, PS 강재의 변형에 대한 높은 저항성이 요구되므로 인성이 좋아야 하고, 가공적 측면에서도 조립, 배치 및 정착시키기 위해 높은 연성도 함께 요구된다.

 

5. 응력부식 저항성

- 높은 긴장력으로 인해 PS 강재는 높은 인장응력을 받고 있게 되는데, 이때 응력부식에 대한 저항성이 좋아야 내식성에 강할 수 있다.

PS 강재가 쉬스관 안에 모르타르 속에 묻혀 있다 하더라도, 긴장력 도입 직후에 외기에 노출되고 쉬스관 내 외기가 완전히 없게 하는 것은 어렵기 때문이다.

 

6. 콘크리트 내 부착강도

- 이는 프리텐션에 더욱 중요한데, 부착강도를 높이기 위해 강연선 또는 이형 강재를 사용하기도 한다.

 

7. 피로강도

- 높은 인장응력을 받고 있고 사용하중에 따라 응력범위가 달라질 수 있으므로, 피로강도가 높은 강재가 필요하다.

 

8. 직선성

- PS 강재는 현장으로 운반 시 커다란 타래에 둘둘 감겨서 옮겨지는데, 이를 펴서 소정의 위치에 안착시켜야 한다. 폈을 때 직선성이 좋게 쭉 나가야 편심을 줄일 수 있고 시공성이 좋아진다.

 

PSC 구조물 조건

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프리스트레스 균열 특징 및 원인에 대한 글도 적어봤습니다. 챙겨가시기 바랍니다.

(링크) PSC 프리스트레스트 콘크리트 정착구역 균열 원인 대책