주탑 케이블 정착부 강봉 설계시 손실량 적용

1. 검토개요

주탑 케이블 정착부 강봉설계시 긴장력 손실량 적용사례는 아래와 같으며, 설계자에 따라 최소 5.8%에서 최대 23.5%의 초기긴장력으로 설계하고 있습니다.

주탑 케이블 정착부 설계시 긴장력 손실량 적용사례

• 손실량을 적게 산정하는 설계자는 강봉 업체에서 제공하는 릴렉세이션 (4%이하)을 기준으로 설계에 반영하고,

• 손실량을 크게 산정하는 설계자는 도로교 설계기준의 간이계산법에 의한 손실량 계산 으로 설계에 반영하기 때문에 차이가 크게 발생합니다.

그래서 본 검토에서는 도로교 설계기준(한계상태설계 법)에 명시되어 있는 식을 적용하여, 강봉은 손실량을 산정하고, 기존의 적용사례들과 비교, 검토하고자 합니다.

2. 강봉 손실량의 계산

2.1 검토단면

주탑 케이블 정착부 단면

2.2 즉시손실

(1) 정착장치에서의 활동에 의한 손실

도로교 설계기준(한계상태설계법) 5.6.7.4 (2) ③ 정착장치에서의 손실 해설에 따라,

“(2) ③ 나사식 이나 단추식의 정착장치에서는 활동량이 작기 때문에 무시할 수 있지만 ~”을 적용하면 활동에 의한 손실을 무시하는 것이 타당할 것으로 판단되나,

European Technical Approval <디비닥(ETA-05/0123), 후레시넷(ETA-09/0169)> 자료에 따르면,

다음과 같이 명시되어 있습니다.

① 나사선가공을 한 원형강봉에 대해서 디비닥에서는 0.7mm

② 길이 4m이하의 short bars에 대해서 후레시넷에서는 Φ40mm미만 : 0.5mm, Φ40mm이상 : 0.7mm

따라서, 이를 기준으로 정착장치 활동에 의한 손실량을 계산하면 다음과 같습니다.

(2) 긴장재와 쉬스 사이의 마찰에 의한 손실

도로교 설계기준(한계상태설계법) 5.6.7.4 (2) 식 5.6.11을 이용해서 마찰에 의한 손실량을 산정하면 다음과 같습니다.

파상마찰계수 (κ)는 0.001~0.007(1/m), 곡률마찰계수 (μ)는 직선배치이므로 무시함.

(3) 콘크리트 탄성변형에 의한 손실

도로교 설계기준(한계상태설계법) 5.6.7.4 (2) 식 5.6.10을 이용해서 탄성변형에 의한 손실량을 산정하면 다음과 같습니다.

2.3 장기손실

(1) 콘크리트의 크리프계수 산정

도로교 설계기준(한계상태설계법) 5.5.1.4 (1) 식 5.5.16~22를 이용해서 크리프계수를 산정하면 다음과 같습니다.

(2) 콘크리트 건조수축 변형량 산정

도로교 설계기준(한계상태설계법) 5.5.1.5 (1) 식 5.5.30~34를 이용해서 콘크리트의 건조수축 변형률을 산정하면 다음과 같습니다.

(3) 릴렉세이션에 의한 프리스트레스 손실량 산정

도로교 설계기준(한계상태설계법) 5.5.3.2 (7) 식 5.5.52를 이용해서 릴렉세이션에 의한 손실량을 산정하 면 다음과 같습니다.

• Class 2 : 저 릴렉세이션 긴장재

(4) 콘크리트 크리프와 건조수축에 의한 콘크리트 변형 및 강재의 릴렉세이션에 의한 응력 감소로 인한 장기손실량

도로교 설계기준(한계상태설계법) 5.6.7.4 (3) 식 5.6.12를 이용해서 지속하중하에서의 장기손실량을 산 정하면 다음과 같습니다.

3. 검토결과

손실량과 손실율을 정리하면 아래 표와 같이 123.86MPa가 손실하여 초기 긴장력대비 약 16.8% 감소합니다.

상기의 결과는 도로교 설계기준에서 제시하고 있는 간이계산법에 의한 손실량(160MPa)보다 작게 산정되었으며,

강봉의 제원이나 간격, 주탑 단면에 따라 손실량은 달라지므로 각 상황에 맞게 적용하는 것이 필요하다고 판단됩니다.

About the Editor

송브레인

구조 엔지니어 경력 20년

국내 설계사에서 교량 설계 업무만 20년 했습니다.

사장교와 현수교등 주로 케이블 교량설계를 담당하였으며,

해석프로그램은 MIDAS Civil 과 RM Bridge를 주로 사용했습니다.

저의 컨텐츠가 토목분야 선, 후배님들에게 작은 도움이라도

되었으면 합니다.

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