개념 한 쪽
프리스트레스트 콘크리트구조는 콘크리트와 강재의 특성을 함께 고려하는 분야로, 콘크리트의 압축강도와 강재의 인장성능을 이해하는 것이 기본이다. 교량 설계에서는 표준트럭(DB) 하중의 명칭과 이를 총중량으로 환산하는 법을 알고 있어야 한다. 강구조와 콘크리트 구조의 장단점을 비교해 적절한 설계 판단을 내리는 능력이 필요하다.
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출제기준 단원 「프리스트레스트 콘크리트구조」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 강구조의 장점 판별 | 1 | 강구조의 특성에서 장점에 해당하는 항목을 고르기 |
| 강구조 장단점 혼동 확인 | 1 | 강구조의 단점인지 장점인지 구분하기 |
| 재료 특성 대조 | 1 | 강재·콘크리트의 특성 대조로 옳지 않은 서술 가려내기 |
콘크리트는 건설재료로서 중량이 크고 압축에는 강하지만 인장에는 약한 성질을 가진다. 또한 건조수축으로 인해 균열이 발생하기 쉬우며, 화학적으로 안정되어 시간이 지나도 부식이 적어 내구성이 큰 재료라는 특징이 있다. 프리스트레스트 콘크리트구조에서는 이러한 콘크리트의 특성을 보완하기 위해 적절한 보강과 전응력 적용을 고려한다.
도로교 설계에서는 교량의 등급에 따라 적용하는 표준트럭 하중이 정해져 있다. 등급이 높을수록 더 큰 DB 하중을 적용하며, 1등교·2등교·3등교는 각각 DB-24·DB-18·DB-13.5를 대응시킨다. DB 표기는 계수 숫자와 표준 단위의 곱으로 총중량을 계산할 수 있다.
DB 계수의 총중량 산정법은 명확하다. DB-숫자에 18kN을 곱하면 해당 표준트럭의 총중량을 얻는다. 예컨대 DB-24는 24×18kN로 계산하여 432kN이 된다. 이러한 계산은 교량 설계의 하중 산정에서 즉시 적용하는 규칙으로 활용한다.
강구조는 공장에서 부재를 제작하여 현장에서 조립하는 방식이므로 공사 기간이 단축되는 장점을 가진다. 또한 강재는 고강도이고 물성의 균질성이 높아 설계 예측이 용이하며 보강과 교체가 비교적 쉬운 장점을 가진다. 다만 강구조는 진동과 소음, 부식 및 내화성 등의 단점을 함께 고려해야 한다.
DB-24 표준트럭의 총중량을 계산하는 대표 예는 다음과 같다. DB-24의 숫자 24에 18kN을 곱하면 총중량이 나온다. 계산식: 24 × 18kN = 432kN이다. 이 계산은 DB-계수에 대한 일관된 규칙을 제공하므로 교량 하중 산정 시 바로 적용하면 된다.
강구조와 콘크리트 구조의 특성을 묻는 문제는 장단점을 대조하여 푼다. 예를 들어 '강구조의 장점'을 묻는 문제에서는 공사 기간 단축, 경량화(작은 단면으로 설계 가능), 높은 강도 등의 항목을 선택하고, 소음 적음·내화성 우수와 같은 서술은 오답으로 판단한다.
강구조의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ③ · 강구조의 특징으로 옳은 것을 고르는 문제이다. 강구조는 부재를 공장에서 제작하여 현장에서 조립하는 방식으로 시공하므로 양생 시간이 필요한 콘크리트 구조에 비해 공사기간이 크게 단축된다.
강구조는 공장에서 부재를 제작하여 현장에서 조립하므로 콘크리트 구조에 비해 공사 기간이 단축되는 특징이 있다.
강구조의 장점으로 적절하지 못한 것은?
정답 ③ · 강구조의 장점으로 적절하지 못한 것을 고르는 문제이다. 강구조는 인장과 압축에 모두 우수한 강도를 가지고, 재료 성질이 균질하며, 볼트나 용접을 이용해 부재를 개수하거나 보강하기 쉬운 장점이 있다.
강구조는 강도가 높고 균질하며 보강이 쉽지만, 차량 통행 시 강재의 특성상 소음이 상대적으로 많이 발생하는 편이다.
다음 중 강구조의 장점이 아닌 것은?
정답 ② · 강구조의 장점이 아닌 것을 고르는 문제이다. 강재는 콘크리트에 비해 강도가 커서 동일 하중에 대해 부재 단면을 작게 할 수 있으며 이것이 장점이다.
강구조는 고강도이므로 부재 치수를 작게 할 수 있어 장점이 되며, 치수를 크게 하는 것은 단점이거나 오답이다.
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