프리스트레스트 콘크리트 긴장력 도입단계의 긴장재 정착

프리스트레스트 콘크리트 부재는 매우 큰 압축력이 작용하는 부재로서, 콘크리트에 압축력을 작용시키기 위하여 긴장재에 매우 큰 인장력이 작용하는 구조입니다. 따라서 긴장재는 콘크리트에 충분히 정착되어야 프리스트레스트 콘크리트로서의 기능을 발휘할 수가 있습니다.

 

 

프리스트레스트 콘크리트 부재에서 설계자가 의도하는 만큼의 압축력을 콘크리트 단면에 작용하게 하려면 긴장재의 양단이 콘크리트에 충분히 정착되어 있어야만 합니다. 여기서 긴장재가 콘크리트에 정착되는 구간을 정착구역(anchorage regio, anchorage zone)이라고 합니다. 정착구역의 역학적 거동은 프리스트레싱 방법과 긴장재의 정착특성에 따라 다르게 나타납니다. 즉 프리텐션 부재는 긴장재와 콘크리트 사이의 부착에 의하여 압축력이 전달되고 정착되어 긴장재의 단부에서 일정한 길이만큼 떨어진 위치부터 완전한 긴장력이 작용합니다. 이때의 길이를 전달길이라고 합니다. 포스트텐션 부재는 부재 단부에서 장착판을 통한 지압에 의하여 콘크리트에 압축력이 전달되고 정착되어 긴장재에는 단부부터 전체 길이게 걸쳐서 일정한 긴장력이 작용하는 상태가 됩니다.

 

포스트텐션 부재에서 잭으로 긴장재의 한 쪽 단부를 인장하고 반대쪽 단부는 인장하지 않는 경우가 있는데, 이때에도 긴장재를 정착하는 방법에 따라 긴장력의 분포가 달리 나타나게 됩니다. 즉, 콘크리트를 타설할 때 콘크리트가 쉬스 안으로 들어가지 않도록 쉬스 단부를 마감한 상태에서 긴장재를 뽑아 놓는 경우에는 펼쳐진 긴장재와 콘크리트 사이의 부착응력이 작용하여 긴장재의 단부에서 긴장력이 영인 분포가 나타납니다. 긴장재의 단부에 매립 정착장치를 부착한 경우에는, 매립 정착장치의 지압작용과 긴장재의 부착장치에 의하여 같은 긴장력 분포가 나타납니다. 포스트텐션 부재에 사용하는 정착장치를 매립한 경우에는 정착장치의 지압작용에 의하여 같은 단부까지 전체 길이에 걸쳐서 일정한 긴장력이 작용하게 됩니다.

 

 

이와 같이 프리스트레싱 방법과 긴장재의 정착방법에 따라 긴장력의 분포와 콘크리트에 작용하는 응력의 특성이 다르므로, 이를 고려하여 정착구역의 설계검증을 수행해야만 하는 것입니다. 외부로부터의 하중이 작용하기 전에는 일반적으로 긴장력이 도입되는 단계가 가장 검증이 필요한 단계입니다. 왜냐하면 긴장력이 도입될 때에는 콘크리트의 압축강도가 상대적으로 낮은 상태이고 긴장력은 시간적 손실이 발생하기 전의 상태이기 때문에 가장 긴장력이 큰 상태이기 때문입니다.

 

전달길이와 정착길이를 산정하는 방법은 설계기준에 따라 여러 가지 형태로 규정하고 있습니다. 그러나 전달길이와 정착길이를 계산하는 방법은 비록 다를지라도, 대부분의 설계기준은 긴장재의 응려과 전달길이의 관계 및 긴장재의 응력과 정착길이의 관계를 선형으로 이상화한 관계로 규정하여 사용하고 있습니다.