개념 한 쪽
철근콘크리트는 성질이 다른 두 재료를 부착시켜 함께 일하게 만든 복합 구조다. 프리스트레스트 콘크리트는 미리 넣은 긴장력으로 균열을 억제하지만, 시간이 지나면 그 힘이 줄어든다. 설계법은 이 두 원리 위에서 부재의 거동을 해석한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「구조물의 설계법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 프리스트레스 손실 시점 분류 | 1 | 릴렉세이션이 즉시 손실인지 지연 손실인지 가리기 |
| 프리스트레스트 콘크리트 장단점 판별 | 1 | 내화성 등 장점 설명의 옳고 그름 가리기 |
| 주각 정의 판별 | 1 | 높이와 최소 단면 치수 비로 주각을 정의하기 |
철근콘크리트가 성립하는 이유는 부착력, 부식 방지, 열팽창 계수의 유사성에 있다. 철근과 콘크리트 사이에 강한 부착력이 있어 하중이 전달될 때 서로 미끄러지지 않는다. 콘크리트의 알칼리성 환경은 철근 표면에 부동태 피막을 형성해 부식을 막는다. 두 재료의 열팽창 계수가 비슷해 온도 변화에도 내부 응력이 크게 생기지 않는다.
반면 탄성 계수는 두 재료가 크게 다르다. 철근은 약 200,000MPa, 콘크리트는 약 30,000MPa 수준으로 철근이 훨씬 크다. 탄성 계수가 같다는 설명은 성립 조건과 어긋난다. 이 차이 때문에 콘크리트가 압축을, 철근이 인장을 담당하는 분업이 가능하다.
역학적 해석의 기본 가정에서는 콘크리트의 인장 강도가 압축 강도에 비해 매우 낮다고 본다. 따라서 인장 영역에서는 균열이 발생한다고 전제한다. 사용하중 수준에서도 균열이 생긴다는 가정 위에서 해석한다. 변형률 일치 가설과 평면 유지 가설도 해석의 기본 전제다.
프리스트레스트 콘크리트의 손실은 발생 시점에 따라 즉시 손실과 지연 손실로 나뉜다. 긴장 직후에는 마찰 손실과 정착구 셋팅 손실 같은 즉시 손실이 생긴다. 시간이 지나면서는 콘크리트의 크리프, 건조수축, 강재의 릴렉세이션이 지연 손실로 작용한다. 릴렉세이션은 하중을 유지하는 동안 시간이 흐르며 힘이 빠지는 현상이므로 즉시 손실이 아니다.
크리프와 건조수축은 부재의 길이를 줄인다. 길이가 줄면 긴장된 강선의 힘도 함께 줄어 프리스트레스가 감소한다. 그래서 이 현상으로 프리스트레스가 증가한다는 설명은 틀리다.
프리스트레스트 콘크리트는 균열 방지, 경량화, 복원성 확보 같은 장점을 지닌다. 다만 고강도 강선은 열에 약하고 피복두께를 두껍게 해야 하므로 내화성은 일반 철근콘크리트보다 낮을 수 있다. 전단 보강재인 스터럽과 굽힘철근은 전단력이 만드는 사인장 응력에 의한 균열을 제어하려고 배치한다.
구조물의 설계법 문제는 성립 조건과 손실 분류를 뒤바꾼다. 철근과 콘크리트의 탄성 계수가 같다고 하거나, 콘크리트에 균열이 생기지 않는다고 가정하면 틀리다. 릴렉세이션을 즉시 손실로, 크리프와 건조수축을 프리스트레스 증가 요인으로 돌리는 선지도 함정이다. 프리스트레스트 콘크리트의 내화성이 일반 철근콘크리트보다 우수하다는 설명도 장단점 구분과 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.
다음 중 주각(pedestal)에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 구조 부재 중 주각의 정의를 묻는 문제이다. 주각은 기초 위에 돌출된 압축부재로서, 높이에 대한 단면의 평균 최소치수의 비율이 3 이하인 부재를 말한다.
주각은 압축 부재로, 높이와 최소 단면 치수의 비가 3 이하인 부재를 지칭하는 구조 용어이다.
콘크리트기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.