[논문]건축구조에서 프리스트레스트 콘크리트 활용

문정호; 임재형; 이강철

doi:10.22636/mkci.2004.16.1.33

문제 정의

수 있다. 따라서 본고에서는 프리스트레스트 콘크리트를 구조물에 효율적으로 적용할 수 있는 방법과 함께 실례를 중심으로 기술하고자 한다. 이를 위하여 프리텐션 공법과 포스트 텐션공법으로 크게 구분하고, 각 공법에서 적절한 예를 중심으로 기술한다.
이러한 예로서 본고에서는 먼저 프리텐션의 경우 일반철근의 대안으로 강연선을 사용하여 경제성 및 사용성을 증대할 수 있는 방법에 대하여 소개하였다. 그리고 포스트텐션의 경우 바닥 슬래브에의 적용, 보수 보강에의 적용, PC와 함께 사용하는 PPS 및 내진골조 등에 대하여 소개하였다.

제안 방법

이러한 예로서 본고에서는 먼저 프리텐션의 경우 일반철근의 대안으로 강연선을 사용하여 경제성 및 사용성을 증대할 수 있는 방법에 대하여 소개하였다. 그리고 포스트텐션의 경우 바닥 슬래브에의 적용, 보수 보강에의 적용, PC와 함께 사용하는 PPS 및 내진골조 등에 대하여 소개하였다.
실험의 효율을 높이기 위해서 과같이 이들 공법을 실험체의 각 부위에 혼합 적용하여 그 거동을 평가하였다.
그런데 PC 공장에서 부재를 생산할 때, 보통의 철근 대신에 강연선을 사용하는 경우도 있다.<표 1>에는 D25 및 D29 철근, 그리고 12.7 mm 강연선과 15.2 mm 강연선의 단면적과 함께 항복강도를 비교하였다.
따라서 본고에서는 프리스트레스트 콘크리트를 구조물에 효율적으로 적용할 수 있는 방법과 함께 실례를 중심으로 기술하고자 한다. 이를 위하여 프리텐션 공법과 포스트 텐션공법으로 크게 구분하고, 각 공법에서 적절한 예를 중심으로 기술한다. 그리고 가능한 한 기존의 문헌 등에서 쉽게 접할 수 있는 내용은 생략을 하고, 그 이외의 사항들을 중심으로 작성한다.
또한 다양한 폭을 가지는 넓은 보의 효율적인 생산을 위하여 초기 부재 설계에서 계획된 기본 몰드로 생산한 후, 폭이 넓어지는 경우 2개의 부재를 조립하는 방법을 사용할 수 있다. 작은 보가 정착되는 단변방향의 보는 프리스트레스 도입을 위한 쉬스관 매입과 원활한 작은 보의 정착을 위하여 부재의 각 구간별로 다른 단면을 계획한다. 또한 긴장재의 정착을 위한 쉬스관은 미리 계획된 긴장재의 배치에 따라 부재 생산과정에서 매입한다.

대상 데이터

사용한다. National Science Foundation (NSF), Precast/Prestressed Concrete Institute(PCI), 그리고 Precast/Prestressed Concrete Manufacturers Association (PCMAC)의 연구지원에 의해서 UC San Diego에서 실험적 연구를 수행하였다. 연구 대상공법은 Hybrid Frame, PreTensioned Frame, TCY Gap Frame, TCY Frame, PC PostTensioned Shear Wall 등이며, 이들 공법의 개요는<표 2>에 나타내었다.
실험적 연구에서는 5층의 건물을 대상으로 실제 크기의 60%로 실험체를 제작하고. 실험의 효율을 높이기 위해서 <그림 8>과같이 이들 공법을 실험체의 각 부위에 혼합 적용하여 그 거동을 평가하였다.
연구 대상공법은 Hybrid Frame, PreTensioned Frame, TCY Gap Frame, TCY Frame, PC PostTensioned Shear Wall 등이며, 이들 공법의 개요는에 나타내었다.

성능/효과

1) 공장가공 작업 : 폭이 넓은 U자형 PC보의 경우 휨 응력에 대한 단면의 크기와 초기 긴장력의 크기 등에 따라 최적화하며, 부재의 자중을 최소화하고, 운송 및 시공의 편리성을 추구한다. 또한 다양한 폭을 가지는 넓은 보의 효율적인 생산을 위하여 초기 부재 설계에서 계획된 기본 몰드로 생산한 후, 폭이 넓어지는 경우 2개의 부재를 조립하는 방법을 사용할 수 있다.
2) 프리스트레스의 도입과 양중의 무게를 고려하여 제작된 PC 보는 속빈 U자형으로써, 덧침 콘크리트의 타설 공정을 통하여 접합부를 충진함으로써 구조부재의 일체성확보 및 현장 시공 공정을 간소화할 수 있다.
2) 현장조립 작업 : 현장에 반입된 U자형 넓은 보를 기둥 상부의 지판에 설치함으로써 현장 조립작업이 완료된다. 이후 슬래브는 데크나 하프 슬래브를 사용하고 철근 배근을 완료한 후, 접합부 및 슬래브에 콘크리트를 타설한다.
3) 긴장재를 곡선으로 배치한 PSC 보에서는 철근 콘크리트 보에 비하여 단면을 작게 할 수 있어서 부재의 자중이 경감된다.
4) PSC부재는 프리스트레스에 의해서 설계하중에 의한 처짐을 감소시킬 수 있다.
실험의 효율을 높이기 위해서 <그림 8>과같이 이들 공법을 실험체의 각 부위에 혼합 적용하여 그 거동을 평가하였다. 그 결과 UBC Zone 4 보다 50% 이상 높은 지진하중에 대하여서도 층간 변위 4.5 % 이상의 변위까지 매우 만족스러운 결과를 보였다.

후속연구

그러나 본고에서는 프리스트레스를 효율적으로 사용할 수 있는 가능성의 몇 가지 예만을 소개하였으며, 그 밖의 다른 예는 많은 문헌들에 소개되고 있어 이를 참고하면 보다 많은 예를 접할 수 있을 것으로 사료된다.

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