프리스트레스트 콘크리트

Prestressed concrete
six figures showing forces and resulting deflection of beam
하중을 받는 비압축 보(위)와 프리스트레스트 콘크리트 보(아래)의 비교:
  1. 부하가 없는 비압축 빔
  2. 부하가 있는 비압축 빔
  3. 콘크리트가 굳기 전에 콘크리트에 박힌 힘줄에 장력을 가한다.
  4. 콘크리트 응고 후 힘줄은 콘크리트에 압축응력을 가한다.
  5. 하중 없는 프리스트레스트 빔
  6. 부하가 있는 프리스트레스트 빔

프리스트레스트 콘크리트는 건설에 사용되는 콘크리트의 한 형태이다.이는 서비스 [1][2]: 3–5 [3]중에 존재할 인장력에 대해 강화하는 방식으로 생산 중에 실질적으로 "압축"됩니다.

이 압축은 콘크리트 내부 또는 인접한 고강도 "텐돈"의 장력에 의해 생성되며 사용 [4]중인 콘크리트의 성능을 개선하기 위해 수행됩니다.힘줄은 단일 와이어, 멀티 와이어 스트랜드 또는 나사형 막대로 구성될 수 있으며, 이 막대는 일반적으로 고장력 강철, 탄소 섬유 또는 아라미드 [1]: 52–59 섬유로 만들어집니다.프리스트레스트 콘크리트의 본질은 초기 압축이 적용되면 그 결과 발생하는 재료는 후속 압축력에 노출될 때 고강도 콘크리트, 장력에 노출될 때 연성 고강도 강철의 특성을 갖는다는 것이다.이로 인해 [5][2]: 6 많은 상황에서 기존 철근 콘크리트보다 구조용량 및/또는 사용가능성이 향상될 수 있습니다.프리스트레스 콘크리트 부재에서 내부응력이 계획적으로 도입되어 부하에 의한 응력이 원하는 정도로 상쇄된다.

프리스트레스트 콘크리트는 단순 철근 콘크리트보다 성능이 향상되어 더 긴 스팬, 더 적은 구조적 두께, 그리고 재료 절약을 가능하게 하는 광범위한 건물 및 토목 구조물에 사용됩니다.대표적인 애플리케이션에는 고층 건물, 주거용 슬래브, 기초 시스템, 교량 및 댐 구조, 사일로 및 탱크, 산업 포장 및 핵 격납 [6]구조물이 포함된다.

19세기 [1]후반에 처음 사용된 프리스트레스트 콘크리트는 프리텐션을 넘어 콘크리트를 주조한 후에 발생하는 포스트텐션을 포함하도록 개발되었습니다.텐션 시스템은 각 힘줄의 가닥 또는 와이어가 개별적으로 응력을 받는 모노스트랜드 또는 힘줄의 모든 가닥 또는 와이어가 동시에 [5]응력을 받는 멀티스트랜드로 분류될 수 있다.힘줄은 콘크리트 부피 내(내부 프리스트레스) 또는 콘크리트 부피 외(외부 프리스트레스) 중 하나에 위치할 수 있다.프리텐션 콘크리트는 콘크리트에 직접 접합된 힘줄을 사용하는 반면 포스트텐션 콘크리트는 접합된 힘줄 또는 비결합된 힘줄을 사용할 수 있다.

프리텐션 콘크리트

three figures; darker green slab is pre-tensioned in lighter green casting bed
프리텐션 프로세스

프리텐션 콘크리트는 프리텐션 콘크리트의 변형으로, 콘크리트가 [1]: 25 타설되기 전에 힘줄이 당겨집니다.경화하면서 콘크리트가 힘줄에 결합되고, 그 후 힘줄의 말단 앵커링이 해제되며, [5]: 7 정적 마찰에 의한 압축으로 힘줄 장력이 콘크리트에 전달된다.

Form for concrete I-beam with tendons in lower portion
프리캐스팅 베드 내 프리텐션 교각 거더, 거푸집을 통해 단일 스트랜드 힘줄 유출

프리텐션(pre-tensioning)은 일반적인 프리패브레이션 기술로, 최종 구조물 위치에서 생성된 콘크리트 요소를 원격으로 제조하여 경화 후 현장으로 이송합니다.힘줄이 늘어져 있는 강하고 안정된 말단 앵커리지 포인트가 필요합니다.이러한 고정장치는 "주물 바닥"의 끝을 형성하며, 이는 제작되는 콘크리트 요소의 길이의 몇 배나 될 수 있습니다.이를 통해 하나의 사전 긴장 작업에서 엔드 투 엔드로 여러 요소를 구성할 수 있으므로 상당한 생산성 편익과 규모의 경제를 [5][7]실현할 수 있습니다.

힘줄 고정 장치가 안전하게 해제될 수 있는 시기를 결정하기 때문에 새로 설정된 콘크리트와 힘줄 표면 사이에 달성 가능한 결합(또는 접착력)의 양은 사전 텐션 프로세스에 매우 중요하다.초기 콘크리트의 접착 강도가 높아지면 생산 속도가 빨라지고 보다 경제적인 제작이 가능해집니다.이를 촉진하기 위해, 프리텐션된 힘줄은 보통 분리된 단일 와이어 또는 스트랜드로 구성되어 있으며, 이는 번들된 [5]힘줄보다 접합을 위한 표면적이 더 넓습니다.

Crane manoeuvres concrete plank
프리텐션된 중공 코어 플랭크 배치

포스트텐션 콘크리트(아래 참조)와는 달리 프리텐션 콘크리트 요소의 힘줄은 일반적으로 엔드 앵커리지 사이에 직선을 형성한다."프로파일된" 힘줄 또는 "하강된" 힘줄이[8] 필요한 경우, 텐션 [1]: 68–73 [5]: 11 조정 중 원하는 비선형 정렬에 힘줄을 고정하기 위해 힘줄의 끝 사이에 하나 이상의 중간 편차기를 배치한다.이러한 편차기는 일반적으로 상당한 힘에 반하여 작용하므로 견고한 주조 바닥 기초 시스템이 필요합니다.직선 힘줄은 일반적으로 얕은 보, 중공 코어 플랭크 및 슬래브와 같은 "선형" 프리캐스트 요소에 사용되지만 프로파일 힘줄은 더 깊은 프리캐스트 교량 보 및 거더에 더 많이 사용됩니다.

프리텐션 콘크리트는 구조용 보, 바닥 슬래브, 중공 코어 플랭크, 발코니, 보틀, 구동 말뚝, 수조 및 콘크리트 파이프의 제조에 가장 일반적으로 사용됩니다.

포스트텐션 콘크리트

four diagrams showing loads and forces on beam
프로필(곡선) 힘줄이 있는 포스트 텐션 콘크리트에 가해지는 힘
A dozen parallel cables are individually anchored to an assembly.
포스트 텐션 힘줄 고정 장치; 각 가닥을 고정하는 4피스 "잠금" 웨지가 보입니다.

포스트텐션 콘크리트는 프리텐션 콘크리트의 변형으로 주변 콘크리트 구조물이 [1]: 25 타설된 후 힘줄이 팽팽해진다.

힘줄은 콘크리트와 직접 접촉하지 않고 보호 슬리브 또는 덕트 안에 캡슐화되어 콘크리트 구조물에 주조되거나 그 근처에 배치됩니다.힘줄의 양 끝에는 주변 콘크리트에 단단히 고정된 앵커리지 어셈블리가 있다.콘크리트를 타설하고 굳힌 후에는 콘크리트를 누르면서 힘줄 끝을 앵커리지로 잡아당겨 힘줄에 힘을 가한다.힘줄에 장력을 가하는 데 필요한 큰 힘은 힘줄이 [1]: 25 [5]: 7 앵커리지에서 "잠금"되면 콘크리트에 상당한 영구적 압박이 가해진다.힘줄 끝을 고정 장치에 잠그는 방법은 힘줄 구성에 따라 달라지며, 가장 일반적인 시스템은 "버튼 헤드" 고정(와이어 힘줄), 분할 쐐기 고정(스트랜드 힘줄의 경우) 및 나사 고정(바 [1]: 79–84 힘줄의 경우)이다.

A T-shaped section of bridge being constructed over a river
평형 칸타레버 다리 건설 중추가된 각 세그먼트는 포스트 텐션 힘줄에 의해 지지됩니다.

힘줄 봉지 시스템은 플라스틱 또는 아연도금 강재로 구성되며, 두 가지 주요 유형으로 분류된다. 즉, 힘줄 요소가 응력 후 덕트의 내부 그라우팅에 의해 그 후에 주변 콘크리트에 결합되는 시스템(결합 후 긴장)과 힘줄 요소가 영구적으로 결합되는 시스템이다.일반적으로 힘줄 가닥 위에 기름칠된 피복을 사용하여 주변 콘크리트(부착 후 긴장)[1]: 26 [5]: 10

텐션이 발생하기 전에 힘줄 덕트/소매를 콘크리트에 타설하면 수직 및/또는 수평 곡률을 포함한 원하는 형상으로 쉽게 "프로파일"할 수 있다.힘줄에 장력이 가해지면 이 프로파일링은 경화 콘크리트에 반력을 가하여 구조물에 [2]: 5–6 [5]: 48 : 9–10 가해지는 하중을 상쇄하는 데 유리하게 사용될 수 있다.

접합 후 텐션

a detached anchor displaying tendon lock-offs
멀티스트랜드 포스트 텐션 앵커

접합 후 텐션에서는 (텐션 후) 캡슐화 덕트의 in sit grouting에 의해 힘줄이 주변 콘크리트에 영구 결합된다.이 그라우팅은 세 가지 주요 목적을 위해 수행된다. 부식에 대한 힘줄 보호, 힘줄 프리텐션 영구 "잠금"을 통해 엔드 앵커리지 시스템에 대한 장기적인 의존을 제거하고 최종 콘크리트 [9]구조물의 특정 구조적 거동을 개선하는 것이다.

접합 후 텐션은 특징적으로 단일 힘줄 덕트 내부에 배치된 요소(예: 가닥 또는 와이어) 다발로 구성된 힘줄을 사용한다. 단, 대부분 분리하여 사용되는 바는 제외한다.각각의 완전한 힘줄은 단 한 세트의 엔드 앵커리지와 한 번의 그라우팅 작업만을 필요로 하기 때문에 이 번들링은 힘줄 설치와 그라우팅 프로세스를 보다 효율적으로 만듭니다.덕트는 플라스틱(예: 폴리에틸렌) 또는 아연도금강과 같은 내구성 및 내식성 재료로 제작되며 [2]: 7 단면이 원형 또는 직사각형/타발일 수 있습니다.사용되는 힘줄 크기는 일반적으로 힘줄당 2 - 6 가닥을 사용하는 건축 작업부터 힘줄당 최대 91 가닥을 사용하는 전문 댐 작업까지 용도에 따라 크게 달라진다.

접합된 힘줄의 제작은 일반적으로 현장에서 수행되며, 형틀에 엔드 앵커리지의 장착으로 시작하고, 힘줄 덕트를 필요한 곡률 프로파일에 배치하고, 덕트를 통해 가닥 또는 와이어를 리빙(또는 나사산)한다.콘크리트 및 장력에 이어 덕트를 압력 그라우팅하고 힘줄 응력 끝을 [5]: 2 부식에 대해 씰링합니다.

언본드 포스트 텐션

prepared concrete forms with grid of tendons and ducts
after removal of forms, tendons visible emerging from ducts
슬래브 포스트텐션. (위) 설치된 스트랜드와 엣지앵커가 보이고 다음 주입을 위한 조립식 코일 스트랜드. (아래) 박리 후 슬래브 끝부분, 개별 스트랜드 및 응력앵커 오목부.

언본드 포스트 텐션은 콘크리트에 대한 힘줄의 종방향 이동이 영구적으로 자유로워지는 접착 포스트 텐션과 다르다.이것은 일반적으로 부식 방지 그리스(일반적으로 리튬 기반)로 채워진 플라스틱 피복 내에 각각의 개별 힘줄 요소를 포함시킴으로써 달성된다.힘줄의 양 끝에 있는 앵커리지는 장력력을 콘크리트로 전달하며 구조물의 [9]: 1 수명 동안 이 역할을 확실하게 수행할 필요가 있다.

결속되지 않은 포스트 텐션의 형태는 다음과 같습니다.

  • 콘크리트 구조물에 직접 배치된 개별 스트랜드 힘줄(예: 건물, 지면 슬래브)
  • 콘크리트 내부 또는 근처에 위치한 캡슐형 덕트 내에 단일 힘줄을 형성하는 개별 그리스와 피복된 다발 가닥(예: 억제 가능한 앵커, 외부 포스트 텐션)

개별 스트랜드 힘줄의 경우 접합 후 텐션과는 달리 추가적인 텐션 덕트를 사용하지 않으며 스트레스 후 그라우팅 수술이 필요하지 않다.그리스, 플라스틱 피복 및 주변 콘크리트가 결합된 층에 의해 가닥의 영구적인 부식 보호가 제공됩니다.가닥이 묶이지 않은 단일 힘줄을 형성하는 경우 플라스틱 또는 아연도금 강철의 포락선 덕트를 사용하고 응력 후 내부 자유 공간을 그라인팅한다.이와 같이 그리스, 플라스틱 피복, 그라우트, 외부 피복 및 주변 콘크리트층을 [9]: 1 통해 추가적인 부식 방지가 제공됩니다.

개별적으로 윤활 및 시딩된 힘줄은 대개 압출 공정에 의해 오프사이트에서 제작됩니다.나강 가닥은 그리싱 챔버로 공급된 다음 압출 장치로 전달되며, 여기서 용융 플라스틱은 연속적인 외부 코팅을 형성합니다.완성된 가닥은 프로젝트에 필요한 대로 길이로 절단하여 "막다른" 앵커 어셈블리를 장착할 수 있습니다.

접합 후 텐션과 비결합 후 텐션의 비교

결합 및 비결합 포스트 텐션 기술은 모두 전 세계적으로 널리 사용되고 있으며, 시스템의 선택은 종종 지역 선호도, 계약자의 경험 또는 대체 시스템의 가용성에 의해 결정된다.어느 쪽이든 [9]: 2 설계자의 구조적 강도와 보수성 요건을 충족하는 코드 준거, 내구성이 뛰어난 구조를 제공할 수 있습니다.

결합 포스트 텐션이 결합되지 않은 시스템에 비해 다음과 같은 이점을 제공할 수 있습니다.

  • 엔드 앵커리지 무결성에 대한 의존도 감소
    텐션 조정 및 그라우팅 후 접합된 힘줄을 고강도 그라우트로 전체 길이를 따라 주변 콘크리트와 연결한다.일단 경화되면 이 줄눈은 매우 짧은 거리(약 1m) 내에서 전체 힘줄 장력을 콘크리트로 전달할 수 있습니다.그 결과, 엔드 앵커리지의 의도치 않은 힘줄 절단 또는 기능 상실은 힘줄 성능에 매우 국소적인 영향만 미치며,[2]: 18 [9]: 7 앵커리지에서 힘줄이 방출되는 결과를 거의 초래하지 않는다.
  • 궁극의 유연성 강화
    결합 후 긴장 상태에서 구조의 굴곡은 동일한 위치에서 힘줄 균주에 의해 직접 저항된다(즉, 변형률 재분포가 발생하지 않음).이는 힘줄에 결합되지 않은 경우보다 훨씬 더 높은 인장 변형률을 초래하여 완전한 항복 강도를 실현하고 더 높은 최종 하중 [2]: 16–17 [5]: 10 용량을 생성한다.
  • 균열 제어 기능 향상
    콘크리트 균열 시 접합된 힘줄은 기존 철근과 유사하게 반응한다.균열의 각 측면에 있는 콘크리트에 힘줄이 고정됨으로써 미접합 힘줄보다 균열 확장에 대한 내성이 향상되어 많은 설계규범이 접합 후 [9]: 4 [10]: 1 텐션 보강요건의 감소를 명시할 수 있다.
  • 화재 성능 향상
    접합된 힘줄에 변형률 재분배가 없으면 국부적 과열이 전체 구조에 미치는 영향이 제한될 수 있습니다.그 결과, 접합된 구조물은 결합되지 않은 [11]구조물보다 화재 조건에 대한 내성이 더 높은 것으로 나타날 수 있다.

접착되지 않은 포스트 텐션이 접착된 시스템에 비해 제공할 수 있는 이점은 다음과 같습니다.

  • 프리패브릭 기능
    접합되지 않은 힘줄은 엔드 앵커리지가 있는 오프사이트에서 쉽게 프리패브릭할 수 있어 시공 시 신속한 설치가 용이합니다.이 제조 프로세스에는 추가 리드 타임이 필요할 수 있습니다.
  • 사이트 생산성 향상
    접합된 구조물에 필요한 포스트스트레스 그라우팅 프로세스를 제거함으로써 비결합 포스트텐션의 [9]: 5 현장 노동 생산성을 향상시킵니다.
  • 설치 유연성 향상
    미접합 단일 스트랜드 힘줄은 설치 시 접합된 덕트보다 취급 유연성이 뛰어나 서비스 관통부 또는 [9]: 5 장애물을 중심으로 이탈할 수 있는 능력이 뛰어납니다.
  • 콘크리트 피복 저감
    접합되지 않은 힘줄은 크기가 작고 부식 방지 기능이 강화되어 콘크리트 표면에 [2]: 8 더 가깝게 배치될 수 있기 때문에 콘크리트 요소 두께를 다소 줄일 수 있다.
  • 간단한 교체 및/또는 조정
    접합되지 않은 힘줄은 콘크리트로부터 영구적으로 격리되므로 손상되거나 사용 중 [9]: 6 힘 수준을 변경해야 할 경우 쉽게 감압, 재응력 및/또는 교체할 수 있습니다.
  • 뛰어난 과부하 성능
    결합 힘줄보다 최종 강도는 낮지만, 전체 길이에 걸쳐 균주를 재배포하는 결합되지 않은 힘줄의 능력은 우수한 붕괴 전 연성을 제공할 수 있습니다.극단적으로, 결합되지 않은 힘줄은 순수한 굴곡 대신 현수막 형태의 작용에 의존할 수 있으며, 구조적 [12]기능 상실 전에 훨씬 더 큰 변형을 가능하게 한다.

힘줄 내구성 및 부식 방지

프리스트레스트 콘크리트는 널리 사용되기 때문에 장기적인 내구성이 필수적입니다.가동 [13]중인 프리스트레스 구조물의 내구성 성능에 대한 연구는 1960년대부터 이루어졌으며, 힘줄 보호를 위한 부식 방지 기술은 초기 시스템이 [14]개발된 이후 지속적으로 개선되어 왔다.

프리스트레스 콘크리트의 내구성은 주로 프리스트레스 힘줄 내의 모든 고강도 강철 요소에 제공되는 부식 방지 수준에 따라 결정됩니다.또한 미결합 힘줄 또는 케이블 스테이 시스템의 엔드 앵커리지 어셈블리에 제공되는 보호도 중요합니다. 이들 양쪽의 앵커리지가 프리스트레스력을 유지하기 위해 필요하기 때문입니다.이러한 구성 요소 중 하나가 고장나면 예응력이 방출되거나 응력 힘줄이 물리적으로 파열될 수 있습니다.

최신 프리스트레스 시스템은 다음과 같은 영역에 대응하여 장기적인 내구성을 제공합니다.

  • 힘줄 그라우팅(결합 힘줄)
    접합된 힘줄은 주변 콘크리트 내부에 위치한 덕트 내부에 배치된 다발 가닥으로 구성됩니다.번들된 가닥에 대한 완전한 보호를 보장하기 위해, 덕트는 가닥 장력을 가한 후 틈새를 남기지 않고 부식 방지 줄눈으로 압력을 채워야 합니다.
  • 힘줄 코팅(부착 힘줄)
    접착되지 않은 힘줄은 부식 방지 그리스 또는 왁스로 코팅된 개별 가닥으로 구성되며, 내구성이 뛰어난 플라스틱 기반 전체 길이 슬리브 또는 시스로 장착됩니다.슬리브는 힘줄 길이에 걸쳐 손상되지 않아야 하며, 힘줄의 양 끝에 있는 고정 장치 안으로 완전히 확장되어야 합니다.
  • 이중 레이어 캡슐화
    스테이 케이블 및 재응력 댐 앵커와 같이 영구 모니터링 및/또는 힘 조정이 필요한 프리스트레스 힘줄은 일반적으로 이중층 부식 보호를 사용한다.이러한 힘줄은 개별 가닥, 그리스 코팅 및 슬리브로 구성되며, 가닥 묶음으로 수집되어 캡슐화된 폴리에틸렌 외부 덕트 내부에 배치됩니다.덕트 내의 나머지 보이드 공간은 압력 주입되어 각 가닥에 대해 다층 폴리에틸렌-그루트-플라스틱-그리스 보호 장벽 시스템을 제공합니다.
  • 앵커리지 보호
    모든 포스트 텐션 설치에서 엔드 앵커리지의 부식에 대한 보호는 필수적이며, 미본드 시스템의 경우 매우 중요합니다.

내구성 관련 이벤트는 다음과 같습니다.

  • West Glamorgan, Wales, 1985년 Ynys-y-Gwas 브리지
    1953년에 세로 및 가로 포스트 텐션을 사용하여 제작된 단일 스팬 프리캐스트-시그먼트 구조.부식은 보호되지 않은 힘줄들이 세그먼트 사이의 현장 접합부를 가로지르는 곳을 공격하여 갑작스런 [14]: 40 붕괴로 이어졌습니다.
  • 1991년 벨기에 멜레, 셸트 강 다리
    1950년대에 건설된 3경간 프리스트레스트 캔틸레버 구조.교대의 부적절한 콘크리트 피복으로 케이블 고정 부식이 발생하여 주교간 부위의 점진적 고장과 [15]1명의 사망으로 이어졌다.
  • 영국 고속도로청, 1992년
    영국의 몇몇 교량에서 힘줄 부식이 발견된 후, 고속도로청은 내부적으로 보강된 포스트 텐션 교량의 새로운 건설에 대한 모라토리엄을 발표하고 기존의 포스트 텐션 교량에 대한 5년간의 점검 프로그램에 착수했다.모라토리엄은 [16][17]1996년에 해제되었다.
  • 보행자 다리, 샬롯 모터 스피드웨이, 미국 노스캐롤라이나, 2000
    1995년에 건설된 다경간 철골 및 콘크리트 구조물.시공 속도를 높이기 위해 허가되지 않은 화학물질이 힘줄 그라우트에 첨가되어 프리스트레스 스트랜드가 부식되고 한 스팬이 갑자기 붕괴되어 많은 [18]구경꾼들이 부상을 입었다.
  • Hammersmith London, 2011년
    1961년에 건설된 16경간 프리스트레스트 구조물.일부 프리스트레스 힘줄에서 도로 제빙염의 부식이 감지되어 추가 조사가 진행되는 동안 도로를 초기 폐쇄해야 했습니다.이후 외부 텐션을 이용한 보수 및 보강을 2015년에 [19][20]실시하여 완료하였다.
  • 페트룰라 고가교, 이탈리아 시칠리아, 2014년
    7월 7일 다리 한쪽 경간은 긴장 후 힘줄의 부식으로 무너졌다.
  • 제노바 다리 붕괴, 2018년Ponte Morandi는 교각, 교각 및 갑판을 위한 프리스트레스트 콘크리트 구조, 스팬당 2개 정도로 매우 적은 스테이와 프리스트레스트 콘크리트 쉘을 부은 강철 케이블로 구성된 스테이용 하이브리드 시스템을 특징으로 하는 사장교였습니다.콘크리트는 10MPa까지만 프리스트레스트되어 균열 및 수분 침입이 발생하기 쉬웠으며, 이는 내장강 부식의 원인이 되었다.
  • 영국 리버풀, 처칠 웨이 플라이오버
    2018년 9월 검사 결과 콘크리트 품질 저하, 힘줄 부식 및 구조적 결함의 징후가 발견됨에 따라 저공비행은 폐쇄되었다.그들은 [21]2019년에 철거되었다.

적용들

프리스트레스트 콘크리트는 두 가지 주요 구성 요소인 고강도 강철, 쉽게 풀강도를 실현할 수 있도록 미리 늘어나는 강철, 인장력 [1]: 12 하에서 균열을 최소화하기 위해 미리 압축된 현대식 콘크리트 조합으로 인해 매우 다용도적인 건축 재료입니다.건물, 교량, 댐, 기초, 포장, 말뚝, 경기장, 사일로 및 [6]탱크를 포함한 구조 및 토목 공학의 대부분의 영역을 포괄하는 주요 설계 코드로의 통합에 그 적용 범위가 반영되어 있다.

건물 구조

건물 구조는 일반적으로 광범위한 구조적, 미적 및 경제적 요구사항을 충족하기 위해 필요합니다.이들 중 중요한 것은 최소한의 (침입적인) 지지 벽 또는 기둥 수, 낮은 구조 두께(깊이), 서비스 또는 고층 건설의 추가 층을 위한 공간 허용, 특히 다층 건물의 경우 빠른 건설 주기, 그리고 건물 소유자의 수익률을 극대화하기 위한 낮은 단위 면적당 비용이다.복장

콘크리트의 프리스트레스를 통해 "하중 분산" 힘이 구조물에 도입되어 사용 중인 하중에 대항할 수 있다.이는 구조 구축에 많은 이점을 제공합니다.

  • 동일한 구조 깊이로 더 긴 스팬
    로드밸런싱으로인서비스의편향이적어지므로구조의깊이를증가하지않고스팬을증가(및지원대수를삭감)할수있습니다.
  • 구조 두께 감소
    주어진 스팬에 대해 사용 중인 굴곡이 낮으면 구조 단면을 더 얇게 사용할 수 있으며, 결과적으로 바닥에서 바닥까지의 높이가 낮아지거나 건물 서비스를 위한 공간이 넓어집니다.
  • 박리 시간 단축
    일반적으로 프리스트레스트 콘크리트 건축 요소는 5일 이내에 완전히 응력을 받고 자체 지지됩니다.이 시점에서 거푸집을 제거하고 건물의 다음 섹션에 다시 배치하여 "주기 시간"을 단축할 수 있습니다.
  • 재료비 절감
    구조두께 감소, 기존 철근량 감소 및 빠른 시공의 조합으로 인해 종종 프리스트레스 콘크리트가 대체 구조 재료에 비해 건축 구조에서 상당한 비용 편익을 보인다.

프리스트레스트 콘크리트로 건설된 일부 주목할 만한 건물 구조물은 다음과 같습니다.시드니 오페라 House[22]과 월드 타워, 시드니;[23]세인트 조지 워프 타워, 런던;[24]CN타워, 토론토;[25]카이탁 크루즈 Terminal[26]과 국제 상업 센터, 홍콩,[27]오션 하이츠 2, 두바이,[28]유레카 타워, 멜버른;[29]토레 Espacio, 마드리드;[30]Guoco 타워(탄종 파가 센터), 싱가포르,[31일]자그레브 국제 공항.T, 크로아티아,[32]과 케피털 게이트, 아부 다비.UAE.[33]

토목 구조물

브릿지

콘크리트는 교량의 가장 인기 있는 구조재이며, 프리스트레스 콘크리트가 [34][35]자주 사용된다.1940년대에 중형 교량에서 사용된 것을 조사했을 때, 이러한 유형의 교량의 장점은 교량의 설치 속도가 빠르고, 경제적이며, 교량의 [36][37]활력이 떨어지면서 오래 지속된다는 것입니다.이러한 방식으로 건설된 최초의 다리 중 하나는 영국에서 [38]1946년에 건설된 철교인 아담 고가교이다.1960년대까지 영국에서는 프리스트레스 콘크리트가 철근 콘크리트 교량을 대체했으며 박스 거더가 지배적인 [39]형태였습니다.

약 10~40m(30~130ft)의 단경간 교량에서는 프리캐스트 프리텐션 거더 또는 [40]플랭크 형태로 프리스트레싱이 일반적으로 사용됩니다.약 40~200m(150~650ft)의 중간 길이의 구조물은 일반적으로 프리캐스트-세그멘털, 현장 균형-칸타일레버 및 증분 발사 [41]설계를 사용한다.가장 긴 교량의 경우, 프리스트레스트 콘크리트 데크 구조가 사장 [42]설계의 필수적인 부분을 구성하는 경우가 많습니다.

댐

콘크리트 댐은 1930년대 [43][44]중반부터 융기를 방지하고 전체적인 안정성을 높이기 위해 프리스트레스를 사용해 왔다.또한 프리스트레싱은 구조 보강을 위해 또는 파고나 여수로 [45][46]높이를 높일 때 댐 교정작업의 일부로 자주 개조된다.

가장 일반적으로 댐 프리스트레싱은 댐의 콘크리트 구조 및/또는 기초 암반 지층에 드릴로 뚫린 포스트 텐션 앵커 형태를 취한다.이러한 고정 장치는 일반적으로 고강도 번들 강철 가닥 또는 개별 나사산 막대로 구성됩니다.힘줄은 맨 끝(내부)에서 콘크리트 또는 암석에 줄눈질되며, 외부 끝에는 상당한 "탈결합" 자유 길이가 있어 긴장 중에 힘줄이 늘어나게 합니다.힘줄은 장력이 가해지면 주변 콘크리트 또는 암석에 전장 접합되거나 (더 일반적으로) 장기 하중 모니터링 및 [47]재응력을 위해 자유 길이의 부식 방지 그리스에 영구 봉입된 가닥을 가질 수 있다.

사일로 및 탱크

사일로 및 탱크와 같은 원형 저장 구조는 저장된 액체 또는 벌크 용액에 의해 발생하는 외부 압력에 직접적으로 저항하기 위해 프리스트레스 힘을 사용할 수 있습니다.콘크리트 벽 안에 수평으로 굽은 힘줄을 설치하여 구조물을 수직으로 위로 간격을 두고 일련의 후프를 형성합니다.장력을 가하면 이러한 힘줄은 구조물에 축방향(압축) 및 방사방향(안쪽으로) 힘을 가하며, 이는 이후의 저장 부하에 직접적으로 반대할 수 있습니다.프리스트레스의 크기가 항상 하중에 의해 발생하는 인장응력을 초과하도록 설계되면 벽체 콘크리트 내에 영구 잔류압축이 존재하여 방수 균열 없는 구조를 [48][49][50]: 61 유지하는 데 도움이 됩니다.

핵폭발

원자로용기, 격납건물, 석유화학탱크 블라스트 격납벽 등 고압 격납구조물의 신뢰성 높은 건축자재로 프리스트레스트 콘크리트가 확립되어 있다.프리스트레스를 사용하여 이러한 구조물을 양축 또는 3축 압축의 초기 상태로 만들면 콘크리트 균열 및 누출에 대한 저항성이 향상되는 동시에 내하중, 용장성 및 모니터링 가능한 압력 억제 [51][52][53]: 585–594 시스템을 제공합니다.

원자로와 격납용기는 일반적으로 원자로 노심을 완전히 감싸기 위해 수평 또는 수직으로 구부러진 별도의 포스트 텐션 힘줄을 사용한다.액화천연가스(LNG) 탱크와 같은 블라스트 격납벽은 일반적으로 축벽 사전 응력을 위해 수직으로 루프된 힘줄과 결합하여 격납을 위해 수평 곡선의 후프 힘줄 층을 이용한다.

하드 스탠드 및 포장

콘크리트 지반 슬래브 및 포장 부재는 균열 및 그에 따른 교통 주도 열화에 민감할 수 있다.그 결과 프리스트레스 콘크리트는 그 프리압축에 의해 가동하중에 의해 발생하는 균열유발 인장응력에 대한 내성을 콘크리트에게 제공하는 구조에서 정기적으로 사용된다.또한 이러한 내균열성을 통해 개별 슬래브 단면을 기존 철근 콘크리트보다 더 큰 주입구로 시공할 수 있으므로 접합 간격이 넓어지고 접합 비용이 절감되며 장기적인 접합 유지관리 [53]: 594–598 [54]문제가 줄어듭니다.또한 도로 포장용 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 사용에 대한 초기 작업도 성공적으로 수행되었으며, 이 [55]공법에 있어 공사의 속도와 품질이 유리하다고 지적되었습니다.

프리스트레스트 콘크리트를 사용하여 건설된 주목할 만한 토목 구조물로는 Gateway Bridge, Brisbane [56]Australia가 있습니다.인천대교,[57] 수단 [58]로제이스댐, 워싱턴 와나품댐, 미국,[59] LNG탱크, 사우스훅, 웨일스, 시멘트 사일로, 브레빅 노르웨이, 아우토반 A73, 독일 이츠밸리, 러시아 모스크바, 캐나다 CN타워, 링

설계 대행업체 및 규정

전 세계적으로 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 설계 및 시공에 있어 베스트 프랙티스를 촉진하기 위해 많은 전문 조직이 존재합니다.미국에서는 PTI(Post-Tension Institute)와 PCI([60]Pre-cast/Prestressed Concrete Institute)가 이러한 조직에 포함됩니다.유사한 기관으로는 캐나다 프리캐스트/프레스트레스 콘크리트 연구소(CPI),[61] 영국 포스트 텐션 협회,[62] 호주 포스트[63] 텐션 연구소 및 남아프리카 포스트 텐션 [64]협회가 있다.유럽은 유사한 국가에 기반을 둔 협회와 제도를 가지고 있다.

이러한 조직은 건축 법규나 표준의 권위자가 아니라 프리스트레스트 콘크리트 설계, 법규 및 베스트 프랙티스의 이해와 개발을 촉진하기 위해 존재합니다.

철근 및 프리스트레스트 힘줄의 상세에 대한 규칙 및 요건은 다음과 같은 개별 국가 법규 및 표준에 의해 규정된다.

「 」를 참조해 주세요.

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레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h i j Lin, T.Y.; Burns, Ned H. (1981). Design of Prestressed Concrete Structures (Third ed.). New York, US: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-01898-8. Archived from the original on 8 February 2017. Retrieved 24 August 2016.
  2. ^ a b c d e f g Federation Internationale du Beton (February 2005). fib Bulletin 31: Post-tensioning in Buildings (PDF). FIB. ISBN 978-2-88394-071-0. Archived from the original (PDF) on 8 February 2017. Retrieved 26 August 2016.
  3. ^ 미국 콘크리트 학회."CT-13:ACI콘크리트 용어".미국 콘크리트 학회.파밍턴 힐스 미시간 미국:ACI다. 원래부터 1112월 2016년에 Archived.258월 2016년 Retrieved.concreted Post-tensioned"구조용 콘크리트의 내부 응력이 콘크리트의 잠재적 인장 스트레스 부하로 인한을 줄이기 위해 도입되고 있다." 있다.
  4. ^ Warner, R. F.; Rangan, B. V.; Hall, A. S.; Faulkes, K. A. (1988). Concrete Structures. South Melbourne, Australia: Addison Welsley Longman. pp. 8–19. ISBN 0-582-80247-4.
  5. ^ a b c d e f g h i j k Warner, R. F.; Faulkes, K. A. (1988). Prestressed Concrete (2nd ed.). Melbourne, Australia: Longman Cheshire. pp. 1–13. ISBN 0-582-71225-4.
  6. ^ a b Post-Tensioning Institute (2006). Post-Tensioning Manual (6th ed.). Phoenix, AZ US: PTI. pp. 5–54. ISBN 0-9778752-0-2.
  7. ^ Tokyo Rope Mfg Co Ltd. "CFCC Pre-tensioning Manual" (PDF). MaineDOT. Archived (PDF) from the original on 8 February 2017. Retrieved 19 August 2016.
  8. ^ "구조물의 양끝 사이에 수직 또는 수평으로 직선으로부터 하나 이상의 편차가 있는 텐돈"
  9. ^ a b c d e f g h i Aalami, Bijan O. (5 September 1994). "Unbonded and bonded post-tensioning systems in building construction" (PDF). PTI Technical Notes. Phoenix, Arizona US: Post-Tensioning Institute (5). Archived (PDF) from the original on 23 November 2016. Retrieved 23 August 2016.
  10. ^ Aalami, Bijan O. (February 2001). "Nonprestresed Bonded Reinforcement in Post-Tensioned Building Design" (PDF). ADAPT Technical Publication (P2-01). Archived (PDF) from the original on 8 February 2017. Retrieved 25 August 2016.
  11. ^ Bailey, Colin G.; Ellobody, Ehab (2009). "Comparison of unbonded and bonded post-tensioned concrete slabs under fire conditions". The Structural Engineer. 87 (19). Archived from the original on 17 September 2016. Retrieved 22 August 2016.
  12. ^ Bondy, Kenneth B. (December 2012). "Two way post-tensioned slabs with bonded tendons" (PDF). PTI Journal. US: Post-Tensioning Institute. 8 (2): 44. Archived (PDF) from the original on 28 August 2016. Retrieved 25 August 2016.
  13. ^ Szilard, Rudolph (October 1969). "Survey on the Durability of Prestressed Concrete Structures" (PDF). PCI Journal: 62–73. Archived (PDF) from the original on 16 September 2016. Retrieved 7 September 2016.
  14. ^ a b Podolny, Walter (September 1992). "Corrosion of Prestressing Steels and its Mitigation" (PDF). PCI Journal. 37 (5): 34–55. doi:10.15554/pcij.09011992.34.55. Archived (PDF) from the original on 16 September 2016. Retrieved 7 September 2016.
  15. ^ De Schutter, Geert (10 May 2012). Damage to Concrete Structures. CRC Press. pp. 31–33. ISBN 978-0-415-60388-1. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 7 September 2016.
  16. ^ Ryall, M. J.; Woodward, R.; Milne, D. (2000). Bridge Management 4: Inspection, Maintenance, Assessment and Repair. London: Thomas Telford. pp. 170–173. ISBN 978-0-7277-2854-8. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 7 September 2016.
  17. ^ CARES. "Post-Tensioning Systems". www.ukcares.com. CARES. Archived from the original on 11 June 2016. Retrieved 7 September 2016.
  18. ^ NACE. "Corrosdion Failures: Lowe's Motor Speedway Bridge Collapse". www.nace.org. NACE. Archived from the original on 24 September 2016. Retrieved 7 September 2016.
  19. ^ Ed Davey and Rebecca Cafe (3 December 2012). "TfL report warned of Hammersmith Flyover collapse risk". BBC News, London. Archived from the original on 3 December 2012. Retrieved 3 December 2012.
  20. ^ Freyssinet. "Extending the LIfe of Hammersmith Flyover". www.freyssinet.com. Freyssinet. Archived from the original on 15 September 2016. Retrieved 7 September 2016.
  21. ^ "Churchill Way Flyovers Deconstruction Scheme". Archived from the original on 9 April 2021. Retrieved 8 April 2021.
  22. ^ Australian Society for History of Engineering and Technology. "An Engineering Walk around the Sydney Opera House" (PDF). ashet.org.au. ASHET. Archived (PDF) from the original on 8 February 2017. Retrieved 1 September 2016.
  23. ^ Martin, Owen; Lal, Nalean. "Structural Design of the 84 Storey World Tower in Sydney" (PDF). ctbuh.org. Council on Tall Buildings and Urban Habitat. Archived (PDF) from the original on 14 April 2016. Retrieved 1 September 2016.
  24. ^ "The Tower, One St. George Wharf, London, UK". cclint.com. CCL. Archived from the original on 30 April 2021. Retrieved 1 September 2016.
  25. ^ Knoll, Franz; Prosser, M. John; Otter, John (May–June 1976). "Prestressing the CN Tower" (PDF). PCI Journal. 21 (3): 84–111. doi:10.15554/pcij.05011976.84.111. Archived (PDF) from the original on 15 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  26. ^ VSL. "Kai Tak Cruise Terminal Building - Hong Kong" (PDF). vslvietnam.com. VSL. Archived (PDF) from the original on 14 September 2016. Retrieved 1 September 2016.
  27. ^ ARUP. "International Commerce Centre (ICC)". www.arup.com. ARUP. Archived from the original on 4 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  28. ^ CM Engineering Consultants. "Ocean Heights 2, Dubai UAE". www.cmecs.co. CMECS. Archived from the original on 24 September 2016. Retrieved 1 September 2016.
  29. ^ Design Build Network. "Eureka Tower, Melbourne Victoria Australia". www.designbuild-network.com. Design Build Network. Archived from the original on 13 February 2012. Retrieved 1 September 2016.
  30. ^ Martinez, Julio; Gomez, Miguel (July 2008). "Torre Espacio. Building Structure". Hormigon y Acero. Madrid, Spain. 59 (249): 19–43. ISSN 0439-5689. Archived from the original on 8 February 2017. Retrieved 1 September 2016.
  31. ^ BBR Network (2016). "Reaching for the Skies" (PDF). Connaect. 10: 51. Archived (PDF) from the original on 22 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  32. ^ BBR Network (2016). "Gateway to South Eastern Europe" (PDF). Connaect. 10: 37–41. Archived (PDF) from the original on 22 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  33. ^ Schofield, Jeff (2012). "Case Study: Capital Gate, Abu Dhabi" (PDF). CTBUH Journal (11). Archived (PDF) from the original on 30 July 2016. Retrieved 2 September 2016.
  34. ^ Man-Chung, Tang (2007). "Evolution of Bridge Technology" (PDF). IABSE Symposium Proceedings: 7. Archived (PDF) from the original on 17 September 2016. Retrieved 5 September 2016.
  35. ^ Hewson, Nigel R. (2012). Prestressed Concrete bridges: design and Construction. ICE. ISBN 978-0-7277-4113-4. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 2 September 2016.
  36. ^ R. L. M'ilmoyle (20 September 1947). "Prestressed Concrete Bridge Beams Being Tested in England". Railway Age. Vol. 123. Simmons-Boardman Publishing Company. pp. 54–58. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 25 August 2018.
  37. ^ "History of Prestressed Concrete in UK". Cambridge University. 2004. Archived from the original on 25 August 2018. Retrieved 25 August 2018.
  38. ^ Historic England. "Adam Viaduct (1061327)". National Heritage List for England. Retrieved 25 August 2018.
  39. ^ "History of Concrete Bridges". Concrete Bridge Development group. Archived from the original on 14 December 2013. Retrieved 25 August 2018.
  40. ^ Main Roads Western Australia. "Structures Engineering Design Manual" (PDF). www.mainroads.wa.gov.au. MRWA. pp. 17–23. Archived (PDF) from the original on 16 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  41. ^ LaViolette, Mike (December 2007). Bridge Construction Practices Using Incremental Launching (PDF). AASHTO. p. Appendix A. Archived (PDF) from the original on 30 November 2016. Retrieved 7 September 2016.
  42. ^ Leonhardt, Fritz (September 1987). "Cable Stayed Bridges with Prestressed Concrete". PCI Journal. 32 (5): 52–80. doi:10.15554/pcij.09011987.52.80. Archived from the original on 16 September 2016. Retrieved 7 September 2016.
  43. ^ Roemermann, A. C. (February 1965). "Prestressed Concrete Dams: 1936–1964" (PDF). PCI Journal. 10: 76–88. doi:10.15554/pcij.02011965.76.88. Archived (PDF) from the original on 16 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  44. ^ Brown, E. T. (February 2015). "Rock-engineering design of post-tensioned anchors for dams - A review". Journal of Rock Mechnanics and Geological Engineering. 7 (1): 1–13. doi:10.1016/j.jrmge.2014.08.001.
  45. ^ Institution of Engineers Australia. "Catagunya Dam Tasmania" (PDF). www.engineersaustralia.org.au. IEAust. Archived (PDF) from the original on 14 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  46. ^ Xu, Haixue; Benmokrane, Brahim (1996). "Strengthening of existing concrete dams using post-tensioned anchors: A state-of-the-art review". Canadian Journal of Civil Engineering. 23 (6): 1151–1171. doi:10.1139/l96-925. Archived from the original on 29 June 2021. Retrieved 2 September 2016.
  47. ^ Cavill, Brian (20 March 1997). "Very High capacity Ground Anchors Used in Strengthening Concrete Gravity Dams". Conference Proceedings. London UK: Institution of Civil Engineers: 262.
  48. ^ Priestley, M. J. N. (July 1985). "Analysis and Design of Prestressed Circular Concrete Storage Tanks" (PDF). PCI Journal: 64–85. doi:10.15554/pcij.07011985.64.85. Archived (PDF) from the original on 16 September 2016. Retrieved 5 September 2016.
  49. ^ Ghali, Amin (12 May 2014). Circular Storage Tasnks and Silos (Third ed.). CRC Press. pp. 149–165. ISBN 978-1-4665-7104-4. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 5 September 2016.
  50. ^ Gilbert, R. I.; Mickleborough, N. C.; Ranzi, G. (17 February 2016). Design of Prestressed Concrete to AS3600-2009 (Second ed.). CRC Press. ISBN 978-1-4665-7277-5. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 5 September 2016.
  51. ^ a b Bangash, M. Y. H. (2011). Structures for Nuclear Facilities – Analysis, Design and Construction. London: Springer. pp. 36–37. ISBN 978-3-642-12560-7. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 5 September 2016.
  52. ^ Gerwick, Ben C. (13 February 1997). Construction of Prestressed Concrete Structures (Second ed.). New York: John Wiley & Sons. pp. 472–494. ISBN 0-471-53915-5. Archived from the original on 17 April 2021. Retrieved 5 September 2016.
  53. ^ a b Raju, Krishna (1 December 2006). Prestressed Concrete (PDF) (Fourth ed.). New Delhi: Tata McGraw Hill. ISBN 0-07-063444-0. Archived (PDF) from the original on 11 September 2016. Retrieved 5 September 2016.
  54. ^ "Building Post-Tensioned Slabs on Grade". www.concreteconstruction.net. Concrete Construction. Archived from the original on 18 September 2016. Retrieved 5 September 2016.
  55. ^ Merritt, David; Rogers, Richard; Rasmussen, Robert (March 2008). Construction of a Precast Prestressed Concrete Pavement Demonstration Project on Interstate 57 near Sikeston, Missouri (PDF). US DOT Federal Highway Administration. Archived (PDF) from the original on 15 September 2016. Retrieved 5 September 2016.
  56. ^ Connall, John; Wheeler, Paul; Pau, Andrew; Mihov, Miho. "Design of the Main Spans, Second Gateway Bridge, Brisbane" (PDF). www.cmnzl.co.nz. Archived (PDF) from the original on 17 September 2016. Retrieved 2 September 2016.
  57. ^ DYWIDAG. "Incheon Bridge, Seoul, South Korea". www.dywidag-systems.a. DYWIDAG. Archived from the original on 10 August 2016. Retrieved 2 September 2016.
  58. ^ "SRG Remote Projects" (PDF). www.srglimited.com.au. SRG Limited. p. 10. Archived (PDF) from the original on 26 February 2017. Retrieved 6 September 2016.
  59. ^ Eberhardt, A.; Veltrop, J. A. (August 1965). "1300-Ton-Capacity Prestressed Anchors Stabilize Dam" (PDF). PCI Journal. 10 (4): 18–43. doi:10.15554/pcij.08011965.18.36. Archived (PDF) from the original on 16 September 2016. Retrieved 6 September 2016.
  60. ^ 프리캐스트/프레스트 콘크리트 연구소
  61. ^ "Canadian Precast/Prestressed Concrete Institute". Archived from the original on 5 May 2021. Retrieved 12 September 2016.
  62. ^ "Post-Tensioning Association". Archived from the original on 19 September 2016. Retrieved 12 September 2016.
  63. ^ "Post Tensioning Institute of Australia". Archived from the original on 25 September 2016. Retrieved 12 September 2016.
  64. ^ "South African Post Tensioning Association". Archived from the original on 25 May 2016. Retrieved 12 September 2016.

외부 링크