개념 한 쪽
철근의 정착과 이음은 철근콘크리트가 함께 거동하기 위한 부착 성능과 연결해 이해한다. 철근과 콘크리트 사이의 부착력, 콘크리트의 부식 방지, 비슷한 열팽창 계수가 기본 조건이 된다. 철근과 콘크리트의 탄성계수는 서로 다르며 철근이 콘크리트보다 크다.
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출제기준 단원 「철근의 정착과 이음」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 손실 시점 분류 | 1 | 즉시 손실과 지연 손실의 구분 기준을 가리기 |
| 장단점 판별 | 1 | 프리스트레스트 콘크리트의 장점과 조건부 특성을 구분하기 |
| 강성 조건 판단 | 1 | 강성 증가를 절대적 장점으로 볼 수 있는지 가리기 |
철근과 콘크리트 사이에는 강한 부착력이 있어 하중이 전달될 때 서로 미끄러지지 않는다. 콘크리트는 철근을 감싸 부식을 막고, 두 재료의 열팽창 계수가 비슷해 온도 변화에서 큰 내부 응력이 생기지 않는다. 다만 철근의 탄성계수는 약 200,000MPa이고 콘크리트의 탄성계수는 약 30,000MPa 수준으로 서로 다르다.
부착력은 철근 표면과 배치 조건에 따라 달라진다. 이형 철근은 리브의 기계적 결합으로 원형 철근보다 부착강도가 크다. 경미한 녹은 부착을 해치지 않고 표면이 거칠어져 부착력이 약간 증가할 수도 있다. 수평철근은 블리딩으로 철근 아래에 물과 공기가 차서 연직철근보다 부착강도가 낮다. 같은 철근비라면 가는 철근을 여러 개 쓰는 편이 표면적이 커져 부착력에 유리하다.
보에는 휨과 전단이 함께 작용한다. 전단력은 사선 방향 인장응력을 만들어 사인장 균열을 일으킨다. 스터럽과 굽힘철근은 이 균열을 제어하는 전단 보강재이다. 전단철근은 과도하게 많으면 취성 파괴를 유발할 수 있으므로 적정량을 설계한다.
프리스트레스트 콘크리트는 미리 압축력을 가해 균열을 늦추고 내구성과 경간 확장에 유리하다. 충격 저항력도 장점으로 본다. 강성 증가는 부재 형상과 프리스트레스량에 의존하므로 절대적 장점으로 단정하지 않는다. 고강도 강선은 고온에서 강도가 떨어지고 피복두께가 두꺼워지는 점 때문에 내화성은 일반 철근콘크리트보다 낮을 수 있다.
프리스트레스 손실은 발생 시점으로 구분한다. 긴장 직후에는 마찰과 정착구 셋팅에 의한 즉시 손실이 생긴다. 시간이 지나면 콘크리트 크리프와 건조수축, 강재 릴렉세이션에 의한 지연 손실이 생긴다. 철근콘크리트 해석에서는 변형률 일치와 평면 유지 가설을 두고, 콘크리트 인장 영역의 균열 발생을 전제한다.
시험에서는 손실의 발생 시점을 뒤바꾸어 릴렉세이션을 즉시 손실로 묶는 서술을 가려낸다. 프리스트레스트 콘크리트의 장점으로 강성 증가를 무조건 참인 것으로 제시하는 표현도 구분한다. 부착에서는 가는 철근보다 굵은 철근이 유리하다는 서술을 표면적과 연결해 판단한다. 전단 보강재는 많을수록 안전하다는 식의 서술도 적정량 원리와 어긋난다.
프리스트레스트 콘크리트에서 프리스트레스의 손실에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · 프리스트레스의 손실은 발생 시점에 따라 즉시 손실과 시간 지연 손실로 구분됩니다. 마찰이나 정착구의 미끄러짐(셋팅) 등은 긴장 직후에 발생하는 즉시 손실에 해당합니다.
릴렉세이션은 하중 유지 중 시간이 지남에 따라 발생하는 지연 손실이지, 긴장 직후 즉각 발생하는 즉시 손실이 아니다.
프리스트레스트 콘크리트 구조의 장점에 대한 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · 프리스트레스트 콘크리트 구조의 장점이 아닌 것을 고르는 문제이다. 프리스트레스트 콘크리트는 설계 하중 하에서 인장응력을 미리 압축응력으로 상쇄시켜 균열이 발생하지 않으므로 내구성이 크고, 고강도 재료를 사용해 부재 단면이 작아 경량이며, 하중 제거 시 처짐이 회복되는 복원성이 우수하고 강도와 안전율의 확보가 가능하다.
프리스트레스트 콘크리트는 고강도 강선을 사용하므로 피복두께가 두껍고, 이로 인해 내화성이 일반 철근콘크리트보다 낮을 수 있어 ①은 틀린 설명이다.
PS 콘크리트 구조의 장점이 아닌 것은?
정답 ③ · 프리스트레스(PS) 콘크리트 구조의 장점은 균열 발생을 지연시켜 내구성을 높이고, 경간을 길게 할 수 있으며, 충격하중 등에 대한 저항력이 우수하고 전단면을 유효하게 이용할 수 있다는 점입니다. 하지만 PS 콘크리트는 일반적인 RC 부재에 비해 강성이 크다고 단정 지을 수 없으며, 부재의 변형이나 진동 특성은 프리스트레스 도입량과 단면의 휨 강성(EI)에 의해 결정되는 것이지 단순히 PS라고 해서 항상 강성이 커서 진동이 작아지는 것은 아닙니다.
PS 콘크리트는 균열 지연과 경간 확장에 유리하지만, 강성 증대는 부재 형상과 프리스트레스량에 의존하므로 절대적 장점이 아니다.
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