휨 파괴단계의 긴장재 정착에 대하여

긴장력이 콘크리트에 도입되면 프리스트레싱 방법과 정착 방법에 따라 초기 긴장력의 분포가 나타난 후, 시간이 경과하면 시간적 손실이 발생하여 유효긴장력으로 변하게 됩니다. 이 상태에서 부재에 하중이 작용하면 프리스트레싱 강재의 변형률과 응력이 증가하여, 부재가 휨 파괴딜 때에는 프리스트레싱 강재의 변형률이 최고에 도달하면서 응력 또한 최고에 도달하게 됩니다. 부재가 휨파괴되기 전에 긴장재 정착구역에서 파괴가 발생하면 부재는 취성의 파괴양상을 보이게 되므로, 휨 파괴가 일어날 때까지 정착구역의 파괴가 발생하지 않도록 설계하여야 합니다. 이때의 설계검증도 역시 프리스트레싱 방법과 긴장재의 정착방법에 따른 긴장력 분포와 콘크리트에 작용하는 응력 특성을 고려하여야 합니다.

 

 

긴장재와 콘크리트 사이의 부착에 의하여 정착되는 프리텐션 부재는 긴장재의 단부에서 잔달길이 내의 인장응력이 긴장응력보다 작게 나타납니다. 여기에 하중에 의한 휨모멘트가 작용하면 프리스트레싱 강재의 변형률과 응력이 증가합니다. 부재가 휨 파괴에 도달하게 되면 프리스트레싱 강재의 변형률과 응력은 각각 최고에 도달하게 되고, 프리스트레싱 강재와 콘크리트 사이의 부착응력이 증가합니다. 이때의 부착응력은 긴장력이 도입될 때의 부착응력보다 커서, 긴장재의 단부에서 전달길이보다 더 긴 정착길이가 필요하게 됩니다.

 

지압에 의하여 정착되는 포스트텐션 부재는 부착여부에 따라 다른 거동을 보이게 됩니다. 긴장력이 도입된 후 그라우팅 작업으로 긴장재가 콘크리트와 부착된 경우에는 하중에 의해 휨모멘트가 작용하더라도 정착구역까지 그 영향이 미치지 않는 것이 일반적입니다. 이것은 포스트텐션 부재의 경우 최대 휨모멘트가 작용하는 위치에는 정착구역을 두지 않도록 설계하는 것이 일반적이기 때문입니다. 또한 프리스트레싱 강재가 콘크리트에 부착되어 있기 때문에 증가된 휨모멘트에 의하여 증가된 프리스트레싱 강재의 변형률과 응력은 그 위치에서만 국부적으로 나타나고 정착구역까지 전달되지 않기 때문입니다.

 

그러나 비부착 긴장재를 사용하는 포스트텐션 부재에서는 하중에 의하여 휨모멘트가 작용하면 프리스트레싱 강재의 전체 길이에 걸쳐서 변형률과 응력이 증가하므로, 정착구역에 작용하는 압축력이 증가하게 됩니다. 따라서 경우에 따라서는 긴장력이 도입되는 단계보다 하중이 작용하는 단계가 설계검증에 더 중요한 상태일 수가 있습니다.

 

 

포스트텐션 부재는 정착장치의 정착판에 의하여 압축력이 콘크리트에 작용하는 방식이므로, 콘크리트 단면에 작용하는 다양한 방향으로의 주인장응력이 콘크리트의 인장강도를 초과하면 균열이 발생하게 됩니다. 따라서 포스트텐션 부재의 정착구역은 긴장력과 하중작용에 의한 최대 압축력에 대하여 콘크리트의 지압파괴나 파열파괴 또는 할렬파괴가 발생하지 않도록 설계하여야 합니다.

 

프리텐션 부재에서 휨모멘트가 최대인 위험단면과 긴장재 단부 사이의 거리가 설계기준에서 규정한 정착길이보다 길게 되도록 하여, 긴장재가 충분히 정착되도록 설계하여야 합니다.