TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
② 프리스트레스를 도입하는 동안에 발생하는 수축을 포함한 이동에 관해 적절히 대처하도록 설계해야 한다.
③ 신축장치 형식의 결정시 중요한 요소는 신축량이다. 먼저 신축량으로 장치의 형식을 결정하고, 그 후 설치하는 장소에서는 어떤 요소가 우선하는가 등을 종합적으로 판단하여 정한다.
(3) 지간
단순지지된 보의 지간은 보의 순지간에 보의 높이를 더한 길이를 초과해서는 안 된다. 연속 또는 구속된 바닥 슬래브와 보의 지간은 지점의 내측사이의 순길이이다. 연속 슬래브 또는 슬래브와 지지부가 일체로 만들어져 구속된 슬래브 축과 45° 또는 그 이상으로 헌치가 만들어져 있는 경우에는 슬래브와 필릿의 조합된 두께가 슬래브 두께보다 적어도 1.5배 이상이 되는 단면으로부터 지간길이를 측정한다. 위와 같은 경우, 지간의 단부에 최대 부모멘트가 있으면 이를 고려해야 한다. 필렛 부분을 부재의 유효깊이에 추가해서 고려하지는 않는다.
(4) 라멘 및 연속교
① 현장치기 포스트텐션 교량 작업하중으로 인해 발생하는 응력을 계산할 때에는 프리스트레싱에 의한 2차모멘트의 영향을 고려해야 한다. 소요모멘트강도 및 소요 전단강도를 계산할 때에는 프리스트레싱(하중계수 = 1.0)에 의해 유발되는 2차모멘트 및 전단력을 계수고정하중과 계수활하중에 의해 발생하는 모멘트 및 전단력에 더해야 한다.
② 연속된 단순지간 프리캐스트 PSC거더의 합성에 의한 교량
가. 일반사항활하중과 충격하중 및 고정하중에 의한 휨모멘트 계산시 구조적 연속성이 가정되었을 때, 단순지간 프리캐스트 프리스트레스트 거더와 두 개 이상의 지간으로 이루어진 바닥판 슬래브를 포함한 교량을 설계할 때에는 크리프와 건조수축의 영향을 고려해야 한다.
나. 구체에 정모멘트 연결
㉮ 이 규정은 부모멘트 영역에서 거더와 바닥판 슬래브의 크리프와 건조수축의 조합된 영향 그리고 원거리 지간에서의 활하중과 충격하중에 의해서 발생하는 정모멘트에 대한 설계를 규정한다. 구체의 건조수축과 탄성수축이 중요할 때에는 이를 고려해야 한다.
㉯ 구체에서의 정모멘트에 대한 연결철근(tie reinforcement)은 작용응력이 항복응력의 60% 이내가 되도록 설계해야 하며 250 MPa를 넘지 않아야 한다.
다. 부모멘트
㉮ 부모멘트에 대한 보강철근은 4.5.5에 따라 저항계수가 곱해진 설계 모멘트 강도에 비례해야 한다.
㉯ 프리스트레스에 의한 최대 압축응력이 보다 작고, 바닥판 슬래브의 연속 보강철근의 철근비()가 0.015보다 작으면 극한강도의 부모멘트를 계산할 때 프리스트레스로 인한 거더의 초기 프리컴프레션(Pre-compression)의 영향은 무시한다.
㉰ 다이아프램(diaphragm) 콘크리트의 강도를 고려하지 않고 거더 콘크리트의 압축강도를 사용하여 계수 부()저항모멘트를 계산한다.
라. 사용하중상태에서 구체 근처 거더의 압축프리스트레스와 부 활하중모멘트의 영향에 의한 구체 근처의 거더 단부에서의 압축응력은 를 넘지 않아야 한다.
③ 세그멘탈 박스거더
(가) 세그멘탈 박스거더 구조물의 설계에는 탄성해석과 보 이론을 사용한다.
(나) 프리캐스트 박스거더 교량의 해석에서 세그멘탈의 가설하중이나 사용하중이 작용할 때 세그먼트 사이의 연결부에는 인장응력을 허용하지 않는다. 부 구조물의 설계 시 일반적으로 고려되는 사항 이외에 세그먼트의 자중과 가설하중에 의한 불평형 캔틸레버 모멘트는 구체 또는 보조의 지보를 설계할 때에 고려되어야 한다. 이와 같은 불평형모멘트를 제거할 수 있는 가설 장비를 사용할 수 있다.
나. 휨
세그멘탈 박스거더의 횡방향 휨을 해석할 때에는 판해석을 원칙으로 하되 세그먼트를 상자형 골조구조로 해석할 수도 있다. 상자형 골조구조로 해석하는 경우에는 플랜지와 복부 사이의 변단면까지 고려하여 플랜지를 변단면 부재로 보고 해석해야 한다.
다. 비틀림
편심을 갖는 하중이나 구조물의 형상으로부터 야기되는 복부전단력의 증가를 단면의 설계 시 고려해야 한다.
(5) 유효 플랜지 폭
가. 슬래브나 플랜지가 보와 일체로 작용하는 합성거더 프리스트레스트구조에서의 유효플랜지 폭은 다음과 같이 취한다.
(가) 대칭형 단면: 다음 중에서 작은 값을 취한다.
㉮ 지간의 1/4
㉯
㉰ 거더의 중심간 거리
(나) 비대칭 단면：다음 중에서 작은 값을 취한다.
㉮ + (지간의 1/12)
㉰ + (인접거더와의 순지간의 1/2)
(다) 독립된 T형보
㉮ 플랜지의 두께는 복부폭의 1/2배 이상이어야 한다.
㉯ 유효 플랜지 폭은 보의 복부폭의 4배 이하이어야 한다.
(라) 일체 벤트 캡
벤트 캡의 캔틸레버 부분의 유효 플랜지 폭은 슬래브 두께의 6배 이하, 벤트 캡 지간 길이의 1/10배 이하이어야 한다.
(마) 캔틸레버 벤트 캡
지간은 캔틸레버 지간 길이의 2배로 취한다.
나. 보통의 슬래브 지간과 거더의 간격을 갖는 일체의(monolithic) 프리스트레스트 구조에서의 유효플랜지 폭은 보의 중심간 거리로 한다. 지간이 매우 짧거나 거더 간격이 과도한 경우에는 보와 함께 작용하는 플랜지의 예상폭을 결정하기 위해 해석적 연구를 수행해야 한다.
다. 독립된 보를 갖는 일체의 프리스트레스트 구조의 설계에서는 플랜지폭이 복부폭의 15배를 초과해서는 안 되고, 모든 설계 하중에 대해 적절해야 한다.
② 박스거더
가. 슬래브가 거더와 일체로 간주되는 보통의 슬래브 지간과 거더 간격을 갖는 현장치기 박스거더에서는 슬래브의 전 폭이 압축에 대해 유효하다고 가정한다.
나. 세그멘탈 박스거더를 포함한 특별히 큰 박스거더에서 횡방향 휨에 의해 발생하는 단면의 응력을 결정하기 위해서는 전단지연(shear lag)을 고려하는 해석방법을 사용한다.
다. 헌치가 필요하지 않은 복부와 플랜지 하부와의 접촉부분을 제외하고는 박스거더의 표면과 교차되는 모든 곳에는 헌치를 적절히 설치해야 한다.
(6) 박스거더의 복부 및 플랜지 두께
① 상부플랜지
상부플랜지의 최소두께는 헌치 또는 복부사이의 순길이의 1/30 이상이어야 하고, 160 mm 이상이어야 한다. 다만 공장에서 생산된 프리캐스트 프리텐션 요소에 대한 최소 두께는 140 mm 이상이어야 한다.
② 하부플랜지
하부플랜지의 최소두께는 직접 활하중이 작용하지 않기 때문에 상부플랜지보다 얇게 해도 좋다. 하지만 하부플랜지의 최소두께는 헌치 또는 복부사이의 순길이의 1/30 이상이어야 하고, 160 mm 이상이어야 한다. 다만 공장에서 생산된 프리캐스트 프리텐션 요소에 대한 최소두께는 140 mm 이상이어야 한다.
③ 복부
박스거더에서 복부두께의 변화는 복부 두께 차이의 12배 이상이 되는 길이에 걸쳐서 점차적으로 변해야 한다.
(7) 격벽 및 가로보
실험결과나 정밀구조해석에 근거하여 격벽이나 가로보를 생략해도 되는 곳을 제외하고는 ①과 ②에 따라 격벽이나 가로보를 설계해야 한다.
슬래브의 가장자리 자유단을 보강하고 횡방향력을 부구조물에 전달하기 위해서 지간의 끝부분에 가로보를 설치한다. 지간이 12 m를 넘는 경우에는 중간 가로보를 최대모멘트가 발생하는 지점에 있는 보와 보 사이에 설치한다.
박스거더의 격벽 및 가로보는 4.13.2를 따른다.
(8) 바닥판
가. 세로보(stringer) 사이에서 영구지간으로 사용되는 프리캐스트 프리스트레스트 바닥판은 추가 고정하중과 활하중을 지탱하기 위해서 슬래브의 현장치기 부분과 합성으로 설계되어야 한다.
나. 바닥판은 바닥판의 자중, 시공하중, 그리고 현장치기 콘크리트의 무게를 지탱하는 것으로 가정하고 해석하며, 추가 고정하중과 활하중에 의한 모멘트를 지탱하기 위해서 현장치기 콘크리트와 합성으로 작용한다고 가정하고 해석한다.
4.5.5 설계일반
① 설계이론 및 일반 고려사항
부재들은 규정된 요구강도에 부합해야 한다. PSC구조물은 보수, 보강, 개량 등이 어려운 경우가 많으므로 설계에 앞서 충분히 조사하여 그 결과에 따른 적절한 판단을 내려야 하고 구조물에 유해한 균열, 파손 등의 결함이나 변형이 생기지 않도록 해야 한다. 이를 위하여 시험결과 및 과거의 경험을 기초로 구조물이 받는 하중, 온도변화, 기상작용, 지반의 지지력, 특별한 경우에는 지진의 영향 등을 충분히 조사해야 한다. 그리고 구조물의 중요도 검사, 보수의 난이, 미관, 기타 현장의 실정을 고려하여 이들에 작용할 수 있는 구조물의 형식, 허용응력 및 구조상세 등을 결정하여 설계해야 한다.
② 설계는 강도(강도설계법)와 사용상태에서의 거동(허용응력설계)을 토대로 한다. 이때 사용되는 모든 하중단계에는 프리스트레스를 도입할 때부터 구조물의 수명이 다하는 동안에 일어날 수 있는 모든 극단적인 경우가 고려되어야 한다. 설계 시 고려해야 할 활하중 단계는 다음과 같다.
(가) 프리스트레스 도입 시: 긴장재의 인장력은 최대인 반면에 콘크리트의 강도는 최소이다.
(나) 사용하중 작용 시: 하중이 장시간 작용하면 PSC구조물에 체적변화가 생긴다.
(다) 계수하중 작용 시: 부재의 안전성을 검토하기 위해서 내하력 계산이 필요하다.
이 밖에 균열하중단계, 수송 및 조립시의 하중단계에 대해서도 검토가 필요하다.
③ 프리스트레싱에 의한 응력집중 현상이 설계 시 고려되어야 한다. 프리스트레싱을 함으로써 정착부나 긴장재의 굴곡부 또는 절곡부 등에 응력이 집중되게 된다. 이 응력집중이 부재에 주는 영향을 설계시 검토하여 이에 대한 적절한 보강을 해야 한다.
④ 온도, 건조수축, 크리프와 강연선의 릴랙세이션에 의한 영향을 고려해야 한다.
(2) 기본가정
다음의 가정들은 일체로 된 부재의 설계 목적에 적용된다.
① 전체 하중범위에 걸쳐 변형률은 부재의 깊이에 따라 직선적으로 변한다. 그러나 깊은 보에서는 변형도 분포가 비선형이 되므로 이를 해석과 설계에 고려해야 한다.
② 균열이 발생하기 전에는 응력은 변형률에 직선적으로 비례한다.
③ 균열이 발생한 후에는 콘크리트의 인장력을 무시한다.
(3) 합성 휨부재
프리캐스트 요소와 현장치기 콘크리트 요소로 구성되어 있으나, 작용하중에 대해 일체로 거동을 하는 합성거더 휨부재는 다음의 규정에 따라 설계한다.
① 모든 하중을 지탱하고 처짐과 균열을 제한하기 위해 요구되는 지지부재가 완성될 때까지는 지주를 제거해서는 안 된다.
② 완전합성 또는 부분합성 부재는 전단력과 모멘트에 저항하도록 설계되어야 한다. 독립된 구조요소는 모든 임계하중단계에 대해 조사되어야 하고, 합성부재의 설계강도가 완전히 발휘하기 전에 도입되는 모든 하중에 대해 저항할 수 있도록 설계해야 한다. 독립된 구조요소의 분리를 방지하기 위해 필요한 만큼 보강철근을 배근해야 한다.
③ 여러 구조요소의 규정된 강도, 단위질량 또는 그 외의 성질들이 서로 상이한 경우에는 독립된 구조요소의 성질 또는 임계값이 설계에 사용된다.
④ 강도설계법에 의해서 합성부재의 휨강도를 계산할 때에는 지주로 받쳐진 부재와 받쳐지지 않은 부재를 구별하지는 않는다.
⑤ 전단보강철근은 전단철근의 정착규정에 따라 연결구조 요소에 완전 정착시켜야 한다. 정착된 전단보강철근은 수평전단에 대한 보강철근(ties)으로 포함시켜도 좋다.
⑥ 부재 전체가 수직 전단력에 저항한다고 가정되는 단면에서의 설계는 4.5.12(1)에서 4.5.12(4)의 규정을 따른다.
⑦ 교차요소의 접촉면에서는 수평전단력이 완전히 전달되도록 설계를 해야 하며, 수평전단력에 대한 설계는 4.5.12(4)④의 규정을 따른다.
⑧ 프리캐스트보 위에 현장치기된 슬래브로 이루어진 구조물에서는 서로 다른 건조수축으로 인하여 보의 하단부분과 슬래브에 인장응력이 발생한다. 인장건조수축은 지속된 시간에 걸쳐 발생하기 때문에 보에 대한 건조수축의 영향은 크리프에 의해 감소된다. 서로 다른 건조수축은 균열하중과 보의 처짐곡선에 영향을 준다. 이와 같은 요소들이 특별히 중요할 때에는 서로 다른 건조수축에 의한 영향을 하중에 의한 영향에 추가해야 한다.
(4) 강도감소계수
계산된 부재의 강도가 하중계수 설계에서 계산한 값의 가장 큰 값보다 작지 않아야 한다. 강도감소계수는 다음과 같다.
① 휨부재, 휨과 축방향력을 겸하여 받는 프리스트레스트 콘크리트부재
품질제어 조건하에서 공장 생산된 프리캐스트 프리스트레스트 부재
② 전단강도
 그 외의 모든 경우에는 4.4.2(2)②의 강도감소계수를 따른다.
4.5.6 프리스트레싱
(1) 프리스트레스 힘은 외부 등가하중(external equivalent load)과 같이 고려하며, KDS 24 12 20 (4.1.2(8))에 따라 계산해야 한다.
(2) 프리스트레싱 긴장재의 허용응력
① 긴장을 할 때 프리스트레싱 긴장재의 인장응력은 0.8 또는 0.94 중 작은 값 이하로 해야 한다.
② 프리스트레스 도입 직후에 프리스트레싱 긴장재의 인장응력은 다음 값 이하로 해야 한다.
가. 프리텐셔닝 ................................. 0.8 또는 0.9 중 작은 값
나. 포스트텐셔닝 ............................. 0.7 또는 0.8 중 작은 값
(3) 프리스트레스 도입 시의 콘크리트 강도
① 프리스트레스를 도입할 때의 콘크리트의 압축강도는 프리스트레싱 직후에 콘크리트에 발생하는 최대압축응력의 1.7배 이상이 되지 않으면 안 된다. 프리스트레스 도입시의 콘크리트의 압축강도는 프리스트레싱 직후의 최대압축응력에 대하여 어느 정도 안전율을 갖고 있지 않으면 안 된다. 이 최대압축응력은 PS강재의 릴랙세이션, 콘크리트의 크리프, 건조수축 및 고정하중 등에 의해 감소되는 것이므로 이 경우의 안전율은 설계하중 작용시의 안전율보다 작아도 좋다. 그러나 프리스트레스 힘이 과하면 콘크리트의 크리프가 응력에 비례하는 범위를 넘어 커지게 되므로 최대압축응력은 콘크리트 압축강도의 60% 이하로 하여 1.7보다 큰 안전율을 갖도록 규정하였다. 다만, 특별한 규정이 없으면 부재의 양생조건과 동일한 상태에서 양생시킨 콘크리트시편의 압축강도가 프리텐션 부재에서는 30 MPa, 포스트텐션 부재에서는 27 MPa이 될 때까지 콘크리트에 힘을 가하지 않아야 한다. 프리텐션 방식에 서 프리스트레싱시의 콘크리트 압축강도를 30 MPa 이상으로 한 것은 콘크리트에서의 최대압축응력에 대한 안전도를 갖게 할뿐만 아니라 PS강재와 콘크리트의 충분한 부착응력이 필요하므로 이것을 고려하여 정한 것이다.
② 프리스트레스 도입시 정착부 부근의 콘크리트는 정착에 의해 생기는 지압응력에 견딜 수 있는 강도 이상이 되어야 한다. PS강재의 정착에 의하여 발생하는 정착부 부근의 국부적인 지압응력이나 인장응력은 정착장치의 종류, 정착장치의 간격 및 피복두께 등에 따라 다르므로 정착장치 부근의 콘크리트 강도가 각 PSC공법의 설계방법 등에 규정되어 있는 콘크리트의 강도에 도달한 후에 PS강재를 긴장해야 한다. 특히, 콘크리트의 재령이 조기일 때 PS강재를 긴장하는 경우에는 정착장치의 간격이나 피복두께에 대하여 충분한 주의를 필요로 하고, 필요에 따라서는 시험에 의하여 그 외의 안전성을 확보해야 한다.
(4) 프리스트레싱 손실
프리스트레스는 최초에 PS강재를 긴장할 때 긴장장치에서 측정된 인장능력과 같지 않다. PS강재의 긴장작업 중이거나 긴장작업이 끝난 후의 여러 가지 원인에 의해서 인장능력의 상당량이 손실된다. 최초에 긴장한 초기 프리스트레스에서 여러 가지 원인에 의한 손실량을 뺀 값이 유효프리스트레스이다. 계산된 프리스트레스 손실량과 실제 손실량과의 오차는 부재의 설계강도에는 영향을 미치지 않지만 사용하중 작용 시 구조의 거동, 처짐, 솟음, 균열 등에는 영향을 미친다. 예를 들면 사용하중 작용 시 프리스트레스 손실량을 과대하게 예측한 것은 실제 시공시 지나치게 큰 프리스트레스를 주는 효과를 가져 오고, 이로 인해 지나친 솟음과 구조물에 좋지 않은 수평변위가 생길 수 있다.
① 프리스트레싱 직후의 초기 프리스트레스 힘은 PS강재 인장단에 다음의 영향으로 인한 손실을 고려하여 계산해야 한다.
가. PS강재와 쉬스 사이의 마찰
나. 정착장치에서의 슬립량
다. 콘크리트의 탄성수축
② 유효 프리스트레스 힘은 위 ①의 규정에 의하여 계산된 초기 프리스트레스 힘에 아래와 같은 시간 의존적 영향으로 인한 손실을 고려하여 계산해야 한다.
다. PS강재의 릴랙세이션
③ 상기의 각 영향인자별 손실량 계산은 다음과 같이 계산한다.
가. PS강재와 쉬스 사이의 마찰에 의한 손실량(포스트텐션 부재)
포스트텐션 부재에서 마찰에 의한 손실은 실험적으로 결정된 PS강재의 파상 및 곡률계수에 의해 계산되며, 긴장력을 도입하는 동안에 발생하는 마찰손실을 규명해야 한다. 긴장재의 파상 및 곡률에 의한 마찰 손실은 식 (4.5-1)과 같이 계산한다.
가 0.3보다 크지 않으면, 식 (4.5-2)의 근사식을 사용해도 좋다.
여기서, ：긴장재의 단위 길이당 파상마찰 계수
：정착단으로부터 임의의 점 까지의 긴장재의 길이
：곡률마찰계수
：정착단에서 임의의 점 까지의 프리스트레스 긴장재의 각의 총변화(rad)
사용재료에 대한 상수 와 의 실험자료가 없을 때에는 표 4.5-1의 값을 사용할 수 있다. 다만, 표 4.5-1은 일반적으로 예측할 수 있는 값의 범위를 제시한 것으로서 특수한 긴장재와 쉬스를 사용하는 경우에는 이들 계수의 값을 제작자로부터 얻어야 한다. 정착을 하기 전에 일어나는 마찰손실은 설계시에 평가하여 프리스트레스를 도입하는 동안에 고려되어야 한다. 강성 덕트는 콘크리트를 치는 동안에 확연하게 나타나는 울퉁불퉁함이 없이 덕트의 정확한 위치를 유지할 수 있도록 충분한 강도를 가져야한다. 강성 덕트는 서로 용접되거나 연결되어 만들어져야 한다. 용접연결에 대해서는 아연도금이 요구되지 않는다.
표 4.5-1 파상마찰계수()와 곡률마찰계수()

긴장재의 형태

덕트의 형태

파상마찰계수

곡률마찰계수

PS강선

또는

도금되지 않은

PS강연선

금속쉬스

아연도금 금속쉬스

아스팔트 또는 그리스로

코팅되고 피복된 것

아연도금된 강성덕트

0.0066

0.0050

0.0066

0.0007

0.30

0.25

0.30

0.25

고강도 강봉

금속쉬스

아연도금된 금속쉬스

0.0010

0.0007

0.20

0.15
나. 정착장치에서의 활동에 의한 손실량
정착장치의 슬립에 의한 PS강재의 인장력 감소는 PSC공법에 따라 다르다. 나사식이나 단추식의 정착장치에서는 슬립량이 작기 때문에 무시할 수 있지만 쐐기식의 정착장치에서는 비교적 큰 슬립량이 생긴다. 따라서 과거의 실적 등을 고려하여 정착할 때의 슬립량을 미리 가정하여 PS강재 인장력의 감소량과 그의 영향범위를 검토해 놓지 않으면 안 된다.
여기서, ：정착장치에서의 활동에 의한 PS강재의 인장
응력의 감소량(MPa)
：슬립량(mm)
：PS강재의 길이(mm)
：PS강재의 탄성계수(MPa)
다. 콘크리트의 탄성수축에 의한 손실량
(가) 프리텐션 부재
(나) 포스트텐션 부재
여기서, ：PS강재의 탄성계수(200,000MPa로 가정할 수 있다.)
：정착시의 콘크리트의 탄성계수
여기서, ：콘크리트의 단위질량(kg/m)
：재령 28일에서 콘크리트의 평균압축강도(MPa)
로 취하며, 는 가 40MPa 이하이면 4MPa, 60MPa 이상이면 6MPa이며, 그 사이는 직선보간으로 구한다.
：프리스트레스 도입시의 콘크리트 압축강도(MPa)
：정착 직후 보의 고정하중과 프리스트레스 힘에 의해 발생하는 긴장재 중심에서의 콘크리트 응력으로서 은 최대모멘트가 발생하는 단면에서 계산한다. 이 단계에서, 프리텐션 부재에서는 콘크리트의 치기와 양생기간 동안에 발생하는 콘크리트의 탄성수축 및 긴장재의 릴랙세이션에 의해 긴장재의 초기응력이 감소하며, 포스트텐션 부재에서는 콘크리트의 탄성수축과 긴장재의 마찰에 의해서 긴장재의 초기응력이 감소한다. 이와 같은 인자들에 의한 긴장재의 초기응력감소를 평가할 수 있으며, 감소된 긴장재의 응력은 응력제거 강연선(stress relieved strand)에 대해서는, 저릴랙세이션 강연선 (1ow relaxation strand)에 대해서는 로 취할 수 있다.
라. 콘크리트의 크리프에 의한 손실량
프리텐션과 포스트텐션 부재에서
여기서, ：프리스트레스를 가한 당시 존재하는 고정하중을 제외한 그 이후에 추가되는 모든 고정하중에 의해 발생하는 긴장재 중심에서의 콘크리트의 응력(MPa)
마. 콘크리트의 건조수축에 의한 손실량
여기서, ：주위의 연간평균 상대습도(%)
바. PS강재의 릴랙세이션에 의한 손실량
인장강도가 1,750∼1,900 MPa인 강연선에서
㉮ 응력제거 강연선
㉯ 저 릴랙세이션 강연선
인장강도가 1,680MPa인 강선(wire)에서
인장강도가 1,015∼1,120MPa인 강봉에서
MPa (4.5-14)
여기서, ：고려되는 시점인 수준 이하에서 마찰 손실에 의한 응력 감소로 4.5.6(4)③가 항 에 의해 계산한다.
, , : 프리텐션 또는 포스트텐션 부재에 대해 결정된 손실
④ 프리스트레스 전체 손실량의 간이계산법
앞에 소개된 방법에 의한 총 손실 대신에 프리스트레스트 부재 또는 구조물의 설계에 있어 총 손실량은 표 4.5-2와 같이 간이 계산된 값을 사용할 수 있다. 이 손실 값은 보통 콘크리트, 보통프리스트레스 수준 그리고 평균 노출상태에 있는 프리스트레스트 구조물에 적용한다. 특별히 지간이 길거나 특별한 설계에 대해서는 앞서 소개된 방법에 의하거나 또는 더 정확한 방법에 의해 프리스트레스의 손실량을 계산해야 한다. 따라서 이 간이계산법은 단순하고 작은 교량 이외에는 사용하지 않아야 한다.
표 4.5-2 프리스트레스 손실량(MPa)

긴장재의 형태

총손실량

콘크리트압축강도

MPa

콘크리트압축강도

MPa

프리텐션 강연선

응력제거 강연선

저 릴랙세이션 강연선

-

-

315

245

포스트텐션 강선 또는 강연선

응력제거 강연선

저 릴랙세이션 강연선

-

225

168

-

231

175

포스트텐션 강봉

155

160

*)표 4.5-2는 프리스트레스 감소량의 대략의 값으로 포스트텐션 방식에 대해서는 표의 값에는 마찰에 의한 감소는 포함되지 않았으며, 이 값은 ①에 따라 별도로 계산해야 한다. 표 4.5-2는 콘크리트의 설계기준강도 28 MPa과 35 MPa에 대한 감소량을 주고 있지만 이 강도보다 3.5 MPa정도 상하의 설계기준강도를 갖는 교량에 대해 사용해도 좋다. 즉, 24.5 MPa∼38.5 MPa 범위의 설계기준강도에 대하여 적용할 수 있다.
⑤ 실험 결과가 없는 경우 각 손실계수로서 다음 값을 사용할 수 있다.
가. 정착장치의 슬립량(draw-in coefficient)： = 10.0mm (4.5-15)
나. 곡률마찰계수(friction curvature coefficient)： = 0.3 /rad (4.5-16)
다. 파상마찰계수(friction wobble coefficient)： = 0.004 /m (4.5-17)
4.5.7 하중과 응력
(1) 하중
① 하중은 KDS 24 12 20에서 정의한 하중을 고려해야 하며, 추가하여 다음 사항을 고려해야 한다.
② 온도 경사 - 온도경사의 영향은 콘크리트의 초기 탄성계수로써 계산해야 한다.
③ 추가 프리스트레싱
가. 포스트텐션을 적용한 PSC 박스교량은 설계 계산에 필요한 프리스트레스 힘의 15%를 종방향으로 추가 프리스트레싱할 수 있도록 설계해야 하며, 추가 프리스트레싱은 구조물의 공용기간 중 필요할 경우 언제나 가능하도록 설계해야 한다. 이 추가 프리스트레싱은 이 설계기준의 1.2항에서 정한 검토등급의 안전 조건을 유지하기 위하여 어떠한 단면에 대해서도 15 %의 압축응력 손실의 보정이 가능하도록 하는 것이다.
나. 압축손실이 없는 경우에도 추가 프리스트레싱 하중을 상기의 안전조건을 유지하기 위하여 고려해야 한다.
다. 그러므로 추가적인 부벽(butress)과 방향변환블록(deviation blister)이 콘크리트의 밖에 위치한 덕트 안의 추가 긴장재를 위하여 제공되어야 한다. 이는 국부적인 휨과 인장에 대하여 검토 되어야 한다.
(2) 설계검토
① 전체구조물은 다음에 따라 검토해야 한다.
가. 피해야 할 현상을 초래하지 않기 위한 사용하중 설계(사용하중 설계조합)
나. 구조요소의 정적 평형, 강도 및 안정성을 검토하기 위한 계수하중 설계(계수하중 설계조합)
② 안전 운행 기준은 홍수와 풍하중 또는 지진을 추가한 모든 사용하중조건에 적합해야 한다.
③ 모든 변위의 검토에는 여러 교각에 대하여 안정하다고 간주되는 기반암 또는 견고하고 깊은 충적토 등의 지반을 사용해야 한다. 이 지반에 재현 가능한 지진의 파장 및 진폭을 고려해야 하며, 상대변위를 변위의 검토에 추가해야 한다. 관련 지역에서의 단층 변위 또한 고려해야 한다.
④ 변위는 기초, 교각, 받침, 바닥판, 체결구에 대한 변위 등의 개개의 변위의 합으로 계산해야 하지만, 이 설계기준의 KDS 24 10 10(4.2)에 따라 검토해야 하는 변위는 한 구조물과 인접 구조물 사이의 상대변위이다.
(3) 응력계산
① 대부분의 경우에서 응력계산을 위하여 선형탄성 모델을 사용할 수 있다. 이 선형탄성 모델은 부정정 구조물의 강도설계에는 적합하지 않지만, 부득이 한 경우에는 이를 사용할 수 있다.
② 구조물은 가설공법을 고려하여 설계해야 한다. 타설 시의 굳지 않은 콘크리트는 지지 구조물에 대하여 활하중으로 작용하는 등 교량에 대 하여 응력과 변위를 유발할 수도 있다.
③ 여러 시공 공정을 포함하는 교량에서는 관련기관에 의하여 명시 되었을 경우에 한하여 콘크리트의 크리프과 건조수축에 의한 변위와 응력의 계산에 간략식을 사용할 수 있다.
④ 프리스트레싱 하중：긴장재 정착구역과 국소구역에 대하여는 4.5.15에 따라 특수해석을 수행해야 한다.
(4) 계산하중: KDS 24 12 10에서 정의된 하중조합과 하중계수를 고려해야 한다.
(5) 계수하중 설계응력: 사고하중 등의 예외적인 하중조합을 포함하여 고려해야 하는 계수 하중조합은 이 설계기준의 KDS 24 12 10(4.2.4)에 따라야 한다.
(6) 사용하중 설계응력
① 고려해야 하는 사용하중 조합은 이 설계기준의 KDS 24 12 10 (4.2.3)에 따라야 한다.
② 이 설계기준의 4.5.7(1)③에 정의된 추가 프리스트레싱을 사용하중 조합에서 함께 고려해야 한다.
(7) 정적 안정 검토(static balance checking)
① 이 설계기준의 KDS 24 10 10에 따라 정적 안정 검토를 해야 한다.
② 정적 안정 검토는 전체 구조물과 각 시공 단계에 대하여 실시해야 한다.
③ 각 가설 단계에서 풍하중과 온도하중 및 가설하중을 고려하여 정적평형을 만족시켜야 하며, 특히 MSS공법이나 FCM(Free cantilever method)공법 등 여러 시공 공정을 포함하는 교량에 대하여는 이에 대한 검토를 누락시켜서는 안 된다.
4.5.8 단면
가. 총 단면(gross section): 총 단면은 강선 또는 덕트 등을 고려하지 않은 콘크리트의 외곽선으로 만들어지는 단면을 말한다.
나 유효단면(effective section): 유효단면은 총 단면에서 시공 완료 후에 채워지더라도 종방향 및 횡방향 강선을 넣기 위한 덕트의 구멍, 정착장치 등을 제외한 콘크리트의 순단면을 말한다.
다. 환산단면(transformed section, homogeneous section): 환산단면은 PS강재가 완전 부착되어 있다고 가정하여 종방향 PS강재의 면적에 탄성계수비를 곱한 면적을 유효단면에 더한 단면을 말한다.
(2) 응력계산에 적용되는 단면
① 총 단면은 다음을 산출하는 경우 사용해야 한다.
가. 교량의 자중
나. 부정정력을 산출하기 위한 요소의 강성
다. 검토등급 II에 포함되는 교량 부재의 변형률
② 비균열 단면(유효단면 또는 환산단면)은 검토등급 I과 II의 단면응력을 산출하는 경우 사용해야 한다.
③ 유효단면은 사용하중 설계 시 고정하중에 의한 응력을 산출하는 경우 사용해야 한다.
④ 콘크리트의 인장응력을 무시한 균열단면은 검토등급 III의 교량 또는 교량요소를 검토하는 경우 사용해야 한다.
(3) 콘크리트 피복두께 단면
① 휨응력 성분이 없는 경우에 콘크리트 피복두께 단면은 총 단면이 된다.
② 휨응력 성분이 있는 경우에 콘크리트 피복두께 단면은 단면외곽선과 PS강재에서 c만큼 떨어진 휨 축에 평행한 두 직선으로 이루어진 단면을 말하며 여기서 c는 PS강재의 최소 피복두께이다.
4.5.9 휨에 대한 설계
(1) 사용하중 설계
① 검토 등급
가. 1.2에 정의되어 있는 검토 등급을 적용해야 한다.
(가) 등급 Ⅰ: 사용하중에서는 전체단면적에 대하여 인장응력이 발생하여서는 안 된다. 시공 중의 인장응력은 0.7를 넘지 않아야 한다.
(나) 등급 Ⅱ: 사용하중하에서, 콘크리트 피복두께 단면에서의 상시 사용하중 조합에서는 인장응력이 발생하여서는 안 되며, 흔치않은 사용하중 조합에서 콘크리트 피복두께 단면에서의 인장응력은 를 넘지 않아야 하며 그 밖의 단면에서는 1.5 를 넘지 않아야 한다. 시공 중에 콘크리트 피복두께 단면에서의 인장응력은 0.7 를 넘지 않아야 하며 그 밖의 단면에서는 1.5 를 넘지 않아야 한다.
여기서, 는 0.6+0.06 (MPa) 이며, 는 j일에서의 콘크리트 압축강도(MPa)이다.
(다) 등급 Ⅲ: 축응력은 균열단면만으로 산출한다.
나. 철도교량에서 상시 사용하중 조합과 표준열차하중을 포함하는 흔치 않은 사용하중 조합에 대하여 인장응력이 발생하여서는 안 된다.
다. 등급 II에서 시공 중 또는 일시적인 상황이나 가장 불리한 조합에 대하여 인장응력을 검토해야 한다.
② 허용응력
프리캐스트 프리스트레스트 부재의 설계는 일반적으로 35 MPa을 표준으로 한다. 그러나 기술자가 일관된 강도를 유지할 수 있다고 판단하는 경우에는 콘크리트 강도를 42 MPa까지 증가시킬 수 있다. 특정한 영역(individual area basis)에서는 강도가 더 높은 고강도 콘크리트로 설계할 수도 있다. 이러한 경우에 설계도서에 기술자가 재료와 제작과정에 대한 감독을 완벽하게 하여 요구된 강도를 얻도록 주를 달아야 한다. 이 절의 규정들은 낮은 콘크리트 강도를 갖고 설계된 프리스트레스트 콘크리트 구조물과 구조 요소에 대해서도 동등하게 적용된다. PS강재의 허용인장응력은 일시적인 프리스트레스와 유효프리스트레스사이의 PS강재의 응력을 구별하지 않는다. 그 이유는 프리스트레스 도입 직후 초기 PS강재 응력이 구조물을 사용한 후에도 상당한 기간 지속되므로 초기 PS강재 응력을 일시적인 응력으로 간주할 수 없기 때문이다. 프리스트레스 손실로 인한 PS강재 응력의 지속적인 감소는 PS강재의 상태를 개선해주기 때문에 시방서에서는 이러한 응력감소에 대한 제한이 제시되어 있지 않다.
가. PS강재의 허용응력
(가) 정착(seating)후 정착부에서의 응력
㉮ 프리텐션 부재
·응력제거 강연선(stress relieved strands)
·저 릴랙세이션 강연선(1ow relaxation strands)
정착장치의 활동에 의한 손실을 상쇄하기 위해서 짧은 시간동안에 응력이 까지 증가하는 것을 허용하며, 정착후의 응력은 위의 값을 초과하지 않아야 한다.
㉯ 포스트텐션 부재
정착장치의 활동에 의한 손실과 마찰에 의한 손실을 상쇄하기 위해서 짧은 시간동안에 응력이 까지 증가하는 것을 허용하며, 정착 후 정착부에서의 응력은 위의 값을 초과하지 않아야 한다. 정착 후에 정착장치의 활동에 의한 손실구역의 끝부분에서의 응력은 를 초과하지 않아야 한다.
(나) 손실이 일어난 후 사용하중 상태에서의 응력
나. 콘크리트의 허용응력
(가) 긴장 직후의 응력(크리프와 건조수축에 의한 손실이 일어나기 전의 일시적 응력)
㉮ 압축응력
·프리텐션 부재
·포스트텐션 부재
㉯ 인장응력
·미리 압축력을 가한 인장구역: 일시적인 허용응력이 규정되어 있지 않다.(4.5.9(1)②가(나)항에 있는 손실 후의 허용응력 참조)
·그 외 지역 : 부착된 철근이 없는 인장구역 1.4 MPa 또는 계산된 인장응력이 위의 값을 초과하는 부분에서는 비균열단면으로 가정해서 계산된 콘크리트의 총 인장력에 저항하도록 부착된 철근을 배근해야 한다. 이때 최대 인장응력은 를 넘지 않아야 한다.
(나) 사용하중 상태에서의 응력(모든 손실이 일어난 후의 응력)
㉮ 허용압축응력
㉯ 미리 압축력을 가한 인장구역에서의 인장응력 0
(다) 균열응력
실험으로부터 얻은 휨인장강도를 사용하되, 실험자료가 없을 경우에는 다음 값을 적용한다.
㉮ 보통 콘크리트
㉯ 모래 경량 콘크리트
㉯ 전 경량 콘크리트
(라) 정착부의 지압응력
부재단부에 적절한 철근을 배치한 포스트텐션 부재의 정착장치에 의해 발생되는 콘크리트의 지압응력은 다음 값 이하로 해야 한다.
㉮ 긴장재 정착 직후
㉯ 프리스트레스 손실 발생 후
다. 철근의 허용응력
㉮ 휨철근의 허용응력: (130 MPa≤ ≤180 MPa)
㉯ 압축철근의 허용응력: 철근의 항복강도의 40%
③ 시공 이음부 단면
가. 철근은 이음부를 관통해야 하며, 일반적인 단면과 같은 방법으로 검토해야 한다.
나. 시공 이음부 단면, 특히 박스거더의 복부판이나 바닥판과 같이 2단계로 시공된 수평 이음부 단면에는 건조수축의 차이에 의하여 전단응력이 발생하므로 이에 대비한 철근을 배근해야 한다.
④ 접속구(coupler)
접속 장치를 사용할 경우에는 동일한 단면에서 텐던 총면적의 50% 이하가 되도록 하며 연결부 보강을 엄밀히 검토해야 한다.
(2) 변형 해석
철도교량의 변형과 진동은 KDS 24 10 10(4.2)의 규정에 따라 검토해야 한다.
(3) 계수하중 설계
① 전단설계는 KDS 14 20 22를 따라야 한다.
② 풍하중과 선로 운영 적용의 존속시간은 1시간을 초과하지 않는다고 가정해야 한다.
4.5.10 휨강도
프리스트레스트 콘크리트 부재는 규정된 사용하중하에서 축력과 휨을 동시에 받는 경우 비균열단면으로 가정한다. 부재의 단면 성질을 계산하는 경우, 프리텐션 부재와 그라우팅이 된 포스트텐션 부재에서는 부착된 보강재의 환산단면적을 사용한다. 긴장재의 부착 전에는 덕트의 개방된 단면적은 제외된다.
(2) 사각형 단면
① 사각형 단면 또는 중립축이 플랜지내에 있는 플랜지를 갖는 단면에 대한 설계휨강도는 식 (4.5-18)과 같이 계산한다.
② 강재지수 가 보다 큰 사각형단면에 대한 설계휨강도는 압축측 콘크리트가 먼저 파괴되는 취성거동을 방지하기 위하여 식 (4.5-19) 값보다 크지 않게 취해야 한다.
여기서, : 등가직사각형 응력분포의 깊이와 중립축 거리와의 비
(3) 플랜지를 갖는 단면
① 플랜지의 두께가 보다 작거나 철근비가 이하이면 설계휨강도는 식 (4.5-20)과 같이 계산한다.
: 플랜지를 갖는 단면의 플랜지가 극한 압축강도에 도달하는데 필요한 강재량
：플랜지를 갖는 단면의 복부가 극한 압축강도에 도달하는데 필요한 강재량
② 철근비 가 보다 큰 경우, 설계휨강도는 식 (4.5-21) 값보다 크지 않게 계산해야 한다.
(4) PS강재의 응력()
① 변형률 적합방법 등의 자세한 해석을 수행하여 얻은 정확한 강재의 응력 값을 모르는 경우에 대하여 의 값이 이상이면 값을 식 (4.5-22)와 같이 근사적으로 취한다.
가. PS긴장재가 부착된 부재
여기서, ：PS강재의 극한강도 ( MPa )
：인장철근의 항복강도 ( MPa )
：콘크리트의 압축강도 ( MPa )
：긴장재의 항복비에 따른 계수
0.55：
0.40：
0.25：
： PS강재비
：인장철근비
：압축철근비
계산 시 압축철근을 고려한다면 의 값이 0.17 이상이라야 하고, 은 이하라야 한다.
나. PS긴장재가 부착되지 않은 부재
(가) 지간과 높이의 비가 35이하인 경우
여기서, 는 또는 (MPa)이하라야 한다.
(나) 지간과 높이의 비가 35보다 큰 경우
여기서, 는 또는 (MPa) 이하라야 한다.
② 계수하중에서 프리캐스트 바닥판 슬래브(deck panel)의 PS강재의 응력은
로 제한되며, 식 (4.5-22)~(4.5-24)에 의한 보다 크지 않아야 한다.
여기서, ：강연선의 공칭지름(mm)
：손실이 일어난 후 긴장재의 유효프리스트레스 (MPa)
：패널의 중심에서 긴장재 끝까지의 거리(mm)
4.5.11 철근 및 PS강재의 제한
(1) 최대 PS강재량
프리스트레스트 콘크리트 부재는 부재가 극한강도에 도달했을 때 PS강재가 항복하도록 설계한다. 프리스트레스트 콘크리트 부재가 극한상태에 도달할 때 콘크리트의 압축측이 먼저 파괴되는 취성파괴를 방지하고 인장측 보강재가 먼저 항복강도에 도달한 다음 연성을 발휘하는 연성파괴를 유도하기 위해서 최대 강재량을 제한한 것이다. 일반적으로, 강재지수는 식 (4.5-26), 식 (4.5-27)과 같이 표시된다.
① 사각형 단면
② 플랜지를 갖는 단면
이 강재지수는 을 초과하지 않아야 하며 강재지수가 보다 큰 부재에서는 휨강도를 식 (4.5-19)와 식 (4.5-21)보다 크지 않아야 한다.
(2) 최소 PS강재량
① 프리스트레싱되지 않은 철근 및 PS강재량은 위험단면에서의 계수모멘트가 파괴계수에 기초를 하여 계산한 균열모멘트보다 최소한 l.2배 이상이 되도록 배치해야 한다.
이 규정은 균열발생 후 즉각적으로 발생하는 급작스런 휨파괴를 방지하기 위한 것이다. 시방서 규정에 따라 설계된 횡부재는 그 부재의 휨강도에 도달하기까지는 균열이 발생한 후에도 상당한 하중이 추가로 재하되어야 한다. 그러므로 부재가 발휘할 수 있는 휨강도에 접근하게 되면 상당량의 처짐이 나타나게 되어 위험을 경고해 준다. 그러나 균열 발생 후 즉각적으로 휨강도에 도달하게 되면 위험을 경고해주는 처짐이 생길 틈이 없이 파괴된다. 따라서 본 시방서에서는 적어도 균열하중의 1.2배에 견딜 수 있는 최소 강재량을 요구하고 있다.
검토 단면의 휨강도()가 외력에 의한 계수모멘트()의 4/3배 이상인 경우에는 이 규정을 따르지 않아도 된다.
② 프리캐스트 프리스트레스트 바닥판을 활용하는 경우 슬래브의 현장치기된 부분에 횡방향으로 배근되는 프리스트레싱되지 않은 철근의 최소량은 슬래브의 단위폭(m)당 600 mm 이상이어야 한다.
① 철근은 보의 계수 인장강도에 기여하는 것으로 고려한다. 이때 철근은 항복한 것으로 가정하며, 철근에 의한 인장력은 철근단면적에 철근의 항복강도를 곱한 것으로 계산한다.
② 항복강도보다 작은 응력이 발생하는 보강철근은 변형률 적합조건을 적용한 해석에 의해서 철근의 응력을 계산한다.
가. 사각형 단면
나. 플랜지를 갖는 단면
식 (4.5-29)와 식 (4.5-30)에서 강재지수 계산시 복부폭을 와 로 각각 계산한다. 위 식들이 보다 큰 부재에서는 압축측 콘크리트가 먼저 파괴되는 과다보강으로 역시 휨강도를 식 (4.5-19)와 식 (4.5-21)보다 크지 않게 취해야 한다.
4.5.12 전단에 대한 설계
① 속이 찬 슬래브와 기초를 제외한 프리스트레스트 콘크리트 휨부재는 전단과 사인장응력에 대해 보강해야 한다. 속이 빈 슬래브에 대해서는 전단에 대해 검토를 해야 하며, 계수전단력 가 콘크리트가 부담하는 전단강도 의 1/2배보다 작으면 전단에 대한 보강은 생략해도 좋다.
② 전단철근은 부재축에 직각방향으로 있는 스터럽 또는 부재축에 직각방향으로 위치한 용접된 강선(wire)으로 이루어진다. 전단철근은 압축연단으로부터 만큼 연장되어야 하고, 피복두께 규정과 다른 철근과의 근접이 허용되는 한도 내에서 부재의 압축면 및 인장면에 가깝게 배근해야 한다. 전단철근이 설계 항복강도를 발휘하도록 전단철근의 양 끝을 철근의 정착규정에 따라 정착해야 한다.
③ 전단력을 받는 부재는 다음 조건 식 (4.5-31)을 만족하도록 설계해야 한다.
여기서, ：위험단면에서의 계수전단력
: 콘크리트가 부담하는 공칭전단강도
：전단철근이 부담하는 공칭전단강도
④ 작용하중에 의한 반력이 부재의 단부 부근에 압축력을 유발할 때, 지점면으로부터 보다 작은 거리에 위치한 단면은 지점에서 계산한 계수전단력 에 대해 전단설계를 한다.
⑤ 프리캐스트 세그멘탈 박스거더의 복부에는 가설하중에 의한 전단력을 전달하기 위해서 전단연결재(shear key)를 설치한다. 특히 교각 근처에 있는 세그먼트에서는 전단연결재에 반대의 전단응력이 발생할 수 있다. 세그먼트의 가설 시 전단연결재에 의해 전달되는 전달응력은를 초과하지 못한다.
(2) 설계 원리
① 전단력에 영향을 받는 거더는 다음과 같이 설계해야 한다.
가. 복부판과 리브 등과 같은 모든 거더의 구성 요소들은 사용하중설계와 계수하중설계에 따라 설계해야 한다.
나. 거더의 받침부위와 하단 코너부에 대한 안정성은 이 설계기준 4.5.15(4),(5)에 따라 검토해야 한다.
② 응력은 이 기준 4.5.7에 따라 산출해야 하며, 종방향의 프리스트레스 힘을 포함하여 외부 작용력에 의한 전단력 V는 거더 높이의 변화가 큰 경우 감소효과를 고려하여 산출해야 한다. 이 때 수정된 전단력은 로 표기해야 한다.
③ 프리스트레싱은 전단력에 대한 전단철근으로 사용하여서는 안 된다.
(3) 사용하중설계
① 설계 해석
가. 거더는 비균열단면으로서 선형탄성변형의 가정을 도입하여 해석해야 하며, 종방향 응력(), 횡방향 프리스트레싱에 의한 횡방향응력(, 횡방향 프리스트레싱이 없는 경우에는 는 0이다) 및 전단응력()을 고려하여 단면을 설계해야 하다.
나. 는 유효단면적을 고려하여 산출하며, 와 는 저항부재의 유효폭을 고려하여 산출해야 한다.
다. 복부판의 경우 유효폭은 다음과 같이 계산할 수 있다.
(가) 강재 덕트가 그라우팅 되었을 경우
(나) 강재 덕트가 그라우팅 안 되었을 경우
여기서, 는 복부판의 최소 두께이며, 은 수평방향에서의 총 덕트의 수이며, 는 덕트의 외경이다.
라. Q횡방향 PS강재가 거더의 중립축과 직각을 이루는 경우의 각 응력은 식 (4.5.34)와 같이 구할 수 있다
여기서, 는 횡방향 PS강재의 배치간격,
는 횡방향 PS강재 한 개의 긴장력
가. 보와 일 방향 슬래브
(가) 콘크리트의 허용전단 응력：
(나) 철근의 추가된 부재의 최대 전단 응력：
나. 2방향 슬래브와 기초：
다. 미세균열을 피하기 위해서 시공 중과 사용하중 작용시의 전단응력은 3.0 MPa을 넘을 수 없다.
(4) 계수하중설계
① 일반내용
가. 계수하중설계는 이 코드 4.5.9에 따라야 한다.
나. 관련기관에서 규정한 아주 특별한 경우를 제외하고는, 중앙부의 단면을 포함하여 모든 프리스트레스 콘크리트 요소에 전단철근을 배치해야 한다.
다. 시공이음부에서 상·하 이음면의 건조수축의 차이에 의하여 발생하는 전단력은 이음면에 배치된 철근이 모두 부담하는 것으로 설계해야 한다.
라. 시공이음면은 최소 5 mm 크기의 요철이 생기도록 거칠게 접촉면의 처리를 해야 하며, 이를 상세 도면에 표기해야 한다.
② 콘크리트가 부담하는 전단강도
가. 휨철근에 의한 전체 인장강도의 40 %보다 큰 유효 프리스트레스힘을 받는 부재의 경우, 나에 따라 좀 더 정밀한 계산이 되지 않으면 전단강도 는 식 (4.5-35)에 따라야 한다.
그러나 는 보다 작지 않아야 하며, 나 나의 값보다 크지 않아야 한다. 그리고 는 1.0보다 크지 않아야 한다. 여기서 와 는 고려단면에서 동시에 발생하는 단면력이다. 식 (4.5-35)를 적용할 때, 에서 는 압축연단에서 프리스트레스 도심까지의 거리이다.
나. 콘크리트가 부담하는 전단강도 는 다음의 또는 중에서 작은 값으로 해야 한다.
전단강도 는 식 (4.5-36)을 따라야 한다.
 (4.5-36)
이 값은 0.14보다 작을 필요는 없고, 는 보다 작게 취할 필요가 없다. 외부에서 작용한 계수하중은 상재 고정하중, 토압, 활하중을 포함하며, 이 계수하중으로부터 와 가 결정된다. 여기서, 외부하중에 의해 휨균열이 발생하는 균열모멘트는 식 (4.5-37)과 같다.
외부하중에 의해 발생하는 단면의 최대계수모멘트 와 전단력 는 해당 단면에 최대모멘트를 유발하는 하중조합으로부터 계산해야 한다.
(가) 전단강도 는 식 (4.5-38)을 따라야 한다.
여기서 를 0.8 보다 작게 취할 필요는 없다.
다. 프리텐션 부재에서 지점면으로부터 0.5 거리에 있는 단면이 PS긴장재의 정착길이보다 더 가깝게 부재의 단부에 위치하면, 를 계산할 때 감소된 프리스트레스를 고려해야 한다. 프리스트레스 힘은 PS강재의 끝에서 0, PS강재의 끝으로부터 정착길이와 같은 거리에서 최댓값이 되는 직선적으로 변하는 값으로 가정해도 좋다. 정착길이는 강연선에 대해서는 지름의 50배, 단일 강선에 대해서는 지름의 100배로 가정해야 한다.
③ 전단철근이 부담하는 전단력
가. 전단철근이 부담하는 전단력은 식 (4.5-39)와 같다.
여기서, 는 간격 s내에 있는 전단철근의 단면적이다. 는 보다 크게 취해서는 안 되고, d를 0.8보다 작게 취할 필요는 없다.
나. 전단철근의 간격 s는 0.75 또는 600 mm보다 커서는 안 된다. 다만 가 를 초과하면 최대 철근간격은 1/2로 감소시킨다.
다. 전단철근의 최소 단면적은 식 (4.5-40)과 같다.
라. 휨철근 인장강도의 40 % 이상의 유효 프리스트레스 힘이 작용하는 프리스트레스트 콘크리트 부재에 대한 최소전단철근량은 KDS 14 20 22(4.2.1)의 식 (4.2-5)와 이 설계기준의 식 (4.5-41)에 의해 구한 값 중 적은 값 이상으로 해야 한다.
마. 전단철근의 설계 항복강도 는 400 MPa를 초과해서는 안 된다. 그러나 이형 용접강선망에 대해서는 항복강도 500 MPa의 사용을 허용해야 한다.
④ 수평 전단설계 - 합성거더 휨부재
가. 합성거더 휩부재는 접촉면을 따라 전단력을 전달하고 각 요소의 분리를 방지하기 위해서 다음 나∼라의 규정에 따라 서로 연결되어야 한다.
나. 접촉면을 깨끗하게 하고 인위적으로 거칠게 만들고, 라에 따라 최소 수직연결철근을 배근하고, 모든 스터럽을 교차하는 모든 요소에 완전하게 정착시키고, 그리고 복부부재 전체의 수직 전단력에 저항하도록 설계되었을 때에는 계수수평전단력이 완전하게 전달된다고 가정해야 한다. 그렇지 않으면 계수 수평전단응력은 다와 라에 따라 계산되고 제한되어야 한다.
다. 나의 규정 대신에 계수 수평전단응력은 식으로 계산할 수 있다. 계산된 전단응력에 저항하도록 하기 위하여 접촉면에서의 전단저항능력은 다음과 같이 가정해야 한다.
(가) 라의 최소 연결철근 규정을 만족할 때………………………… 0.52 MPa
(나) 라의 최소 연결철근 규정을 만족하고 프리캐스트 요소의 접촉면이 깨끗하고 인위적으로 거칠게 만들어 졌을 때 …………………………………… 2.06 MPa
(다) 연결부위를 가로질러 배근된 스터럽과 수직연결철근이 ④의 최소철근 규정을 초과하는 경우에는 위의 두 규정에 의한 값에다 초과하는 철근량의 단위 %당 다음의 값을 추가해야 한다. …………………………………………… 1.03 MPa
라. 모든 전단철근은 현장치기 바닥판으로 연장되어야 한다. 지간의 단위길이(m) 당 수직 전단철근의 최소 총단면적은 300 mm 간격으로 배근된 2개의 D10 철근 단면적보다 작지 않아야 한다. 전단철근은 수직연결(ties) 철근의 규정을 만족시키기 위해 사용해야 한다. 수직 연결철근의 간격은 합성플랜지의 평균두께의 4배 그리고 600 mm보다 커서는 안 된다.
⑤ 수평 전단설계 - 박스거더
거더의 복부와 연결되는 일체로 치기된 헌치와 플랜지와의 접합부에서의 수평전단응력은 를 초과하지 않아야 한다.
(5) 총 전단 철근 - 전단력, 비틀림과 프리스트레스 힘의 전달해석 등으로 인한 배치해야 할 최종 전단철근량은 보다 작지 않아야 하며, 에 1.5를 곱한 값과 와 를 더한 값 중 작은 값보다 작지 않아야 한다. 여기서, 는 프리스트레싱 전달 철근이며, 는 전단철근이다.
4.5.13 비틀림에 대한 설계
비틀림을 받는 부재의 설계는 KDS 14 20 22(4.4)에 대한 설계에 따라야 한다.
4.5.14 정착 구역 설계
(1) 포스트텐션 부재의 정착구역은 정착장치에 집중된 프리스트레스 힘을 횡방향으로 분산시켜 단면 전체에 선형의 응력 분포가 되도록 하는 콘크리트 부분을 말한다. 부재 또는 세그먼트의 단부에 있는 정착구역의 횡방향 규격은 단면의 깊이와 폭으로 취한다. 긴장재 방향으로의 정착구역 종방향 길이(정착장치 전방)는, 부재 길이나 세그먼트 길이를 초과할 수 없고 횡방향 규격 중 큰 값보다 작아서는 안 되며 1.5배보다 커서도 안 된다. 중간에 정착되는 경우의 정착구역 길이는 정착장치 후방으로도 횡방향 규격 중 큰 값보다 작지 않은 거리만큼 연장해야 한다. 정착 구역은 정착부 해석을 위한 구역 설정 값이므로 긴장재 방향으로 동일한 단면을 유지할 필요는 없으나 정착부 및 받침부 국부 해석, 전체 구조계 해석 등에 의해 안전성이 확보되도록 해야 한다.
슬래브에서 여러 개의 정착장치를 사용하는 경우의 정착구역 폭과 길이는 응력이 작용하는 긴장재 중심 간격으로 하되, 긴장재 축방향으로의 슬래브 길이보다 커서는 안 된다. 정착 구역의 두께는 슬래브 두께와 같게 취한다.
(2) 프리텐션 부재에서는 정착구역 파열력에 대한 저항을 위해 긴장력 도입 시 총 프리스트레스 힘의 4% 이상을 저항하도록 수직 철근을 보의 단부로부터 지점 안에 수직철근을 배근해야 하고, 수직철근을 가능하면 단부 가까이에 위치시켜야 한다. 이때 철근의 응력은 140 MPa을 초과할 수 없다. 보의 단부로부터 거리까지는 하부 플랜지에 배치되는 PS강재를 감싸도록 공칭보강철근을 배근해야 한다. 박스 형상의 보에서는 횡방향 철근을 배근해야 하고, 박스 보의 복부까지로 철근을 연장시켜 정착해야 한다.
4.5.15 정착구역과 단부스트럿 및 하단 코너부의 안정성검토
(1) 많은 양의 PS강재가 배치되는 철도교량에 있어서 이 규정에 의한 검토를 누락하여서는 안 된다.
(2) 프리스트레스 힘의 전달 과정
① 서론
가. 단면 에 PS강재가 정착될 경우, 정착단면 로부터 일반단면 로 프리스트레스 힘이 전달되면서 단면 내에서의 응력분포곡선은 비연속 분포로부터 점차적으로 선형 연속 분포로 바뀐다.
나. 위의 프리스트레스 힘의 전달과정에서 단면 내에는 수직응력()과 전단응력()이 발생하게 되는데 이러한 3차원적인 현상은 단면내의 두 개의 주축을 고려하면 효과적으로 표현할 수 있다.
다. 다음의 각 영향에 저항하기 위하여 필요한 철근을 다음과 같이 정의한다.
(가) 표면 효과 :
(나) 파열 효과 :
(다) 전달：
② 표면 효과
가. 표면 효과에 저항하기 위한 철근()량은 식 (4.5-42)로부터 구할 수 있다.