PC 콘크리트 구조와 장단점

 

스페인 광장

 

 

PC 콘크리트 구조

개론

기성 제품을 만드는 데 사용되는 콘크리트를 말하며 PC라고도 한다. 또 프리스트레스를 도입한 콘크리트를 PS 콘크리트 또는 PSC라고 하고, 보통 콘크리트로 하는 것을 PS 콘크리트 또는 PCC라 한다. 공업 규격에는 PS 콘크리트를 PC 콘크리트라 하고 있으나 프리스트레스를 도입한 것과 아닌 것을 구분해서 PSC, PCC로 구분한다.

 

프리캐스트 콘크리트 바닥판 구조

특수 콘크리트 구조, 철골 기타 각종 구조에 사용하여 내화, 경량 및 시공의 용이성 등이 있어 많이 사용하나 제자리 콘크리트 바닥판에 비하여 수평 강성이 적고 진동 등에 약한 것이 큰 결점이다. 프리캐스트 콘크리트 바닥판의 구조형식은 다음과 같다. 

 

형태상에 의한 종류

1. 평판형
2. 중공형
3. T형판, ㄷ자형, ㄱ자형 또는 그 합성 
4. 합성보와 기성 바닥판재와의 조립

기능상에 의한 종류

1. 수평강성을 기대할 수 있는 것
2. 수평 강성이 무시되는 것
3. 자체 재하능력이 있는 철근 콘크리트 기성판 또는 프리캐스트 콘크리트판이 있다.

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PS 콘크리트 구조

개요

고장력강으로 고강도 콘크리트에 프리스트레스를 도입한 콘크리트를 말하여 콘크리트의 인장 응력이 생기는 부분에 미리 압축력을 주어 콘크리트의 인장 강도를 증가시켜 휨 저항을 증대시킨 것이다. 프리스트레스 콘크리트 구조는 구조상 중요한 뼈대 부분에 외력을 지지하는 중요한 부분에 프리스트레스를 도입한 구조물의 총칭이다.

설계 방법에 의하면 장기 설계 하중을 받을 때 인장 응력이 생기지 않게 하는 방법과 인장 응력도는 생기지만 그 값이 허용응력도를 초과하지 않게 하는 방법이 있으며 중요한 구조부재는 전자를 사용한다.

콘크리트는 인장강도나 인장 변화에 대한 저항력이 낮으므로 균열이 발생하는데 균열의 너비가 0.3 mm까지는 무해한 것으로 보지만 0.1 mm 정도면 가시 균열 상태가 되고 0.3~0.4 mm 정도면 유해하다. 

 

PS 구조의 응력 개념

콘크리트에  프리스트레스가 가해지면 콘크리트는 탄성 재료로 전환되며 따라서 프리스트레스 콘크리트는 탄성 이론에 의한 해석이 가능하다는 개념이며 프리스트레스가 콘크리트면에 도입되면 콘크리트에는 압축 응력이 생기고 이 압축 응력에 하중에 의하여 일어나는 인장 응력과 서로 상쇄되며 콘크리트에는 하중에 의한 균열을 방지할 수 있다. 

 

장단점

- 장점 : 강성이 높아 부재단면을 줄일 수 있어 경제적이고, 내구성과 복원성이 있다. 구조물의 적응성과 안정성이 있다. 

- 단점 : 프리스트레스를 준 강재는 높은 응력 상태이므로 부식하기 쉽고 열에 약하고, 부재의 단면이 작으므로 길이가 긴 것은 진동이 일어나고 고강도 강재와 고강도 콘크리트를 사용함으로 재료비가 비싸고 생산하는데 많은 기일이 요구된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

재료

ps강재
프리스트레스를 주기 위하여 ps강재 즉 고강도 강선의 강재를 사용한다. 단선을 쓸 때도 있으나 보통 여러 개를 꼬아 한 묶음으로 쓸 때가 많다. 긴장 작업 단위가 되는 이들 단성 강재 묶음을 긴장재라 하고 지름이 10mm 이상의 pc 강재를 강봉이라 하고 포스트 텐션 공법에 많이 사용된다. 프리스트레스 도입 공법은 긴장재, 정착 장치 및 긴장 장치 등을 선정 조합하여 사용한다. 

1. ps강재 종류
   고강도 강선, 고강도 강끈 줄, 고강도 강봉
2. pc의 조건
   pc용 콘크리트는 압축강도가 크고 건조 수축 및 크리프 변형률이 적어야 하고, 콘크리트와 외기 온도차에 의한 균열을 방지하기 위하여 보양을 잘해야 하며 물 시멘트 비를 작게 하고 엄격한 품질 관리와 시공 관리를 해야 한다. 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하고 필요한 범위에서 최소량의 시멘트를 사용해야 하고, 콘크리트를 다질 때 진동수가 큰 진동기를 사용하면 시공 가능한 범위에서 사용량을 줄이고, 스트레인 에너지를 다량 저장할 수 있는 고강도의 콘크리트를 요구된다. 고강도 콘크리트가 요구되므로 양질의 골재를 사용해야 한다.
3. ps강재의 조건 
   보통 강재의 6~8배의 강도를 갖는 고장력강이고, 콘크리트와 부착력이 커야 하고, 드럼에서 풀어서 사용할 때 잘 퍼져야 한다. 

콘크리트

철근 콘크리트조의 콘크리트는 외력에 의하여 생기는 응력에 저항하는데 목적이 있으나 프리스트레스 콘크리트는 많은 프리스트레스를 축적하는데 목적이 있고, 즉 프리스트레스 콘크리트에 있어 외부 하중에 대한 저항은 콘크리트나 강재가 아니고 콘크리트에 비축한 프리스트레스이다. 그러므로 프리스트레스용 콘크리트는 인장력에 의한 고응력에 견뎌 낼 뿐만 아니라 한번 준 응력을 안전하고 영구적으로 축적할 수 있어야 한다.