pc암거: 인장시 12.7mm 강연선 설계자료

 PC암거 긴장 설계 시 가장 널리 쓰이는 12.7mm 프리스트레스트 콘크리트 강연선(KSD 7002 SWPC 7B 규격)을 기준으로, 구조 설계 및 시공 시 반드시 검토해야 하는 5가지 강도(인장, 항복, 허용, 정착, 유효)의 개념과 정밀 계산법을 정리해 드립니다.


PC암거 12.7mm 강연선 인장 설계:

5대 핵심 강도 기준 및 계산법


PC암거 시공 시 강연선이 버틸 수 있는 하중의 한계를 명확히 알고 제어하는 것은 시공 중 파단 사고를 막고 구조물의 장기적 수명을 보장하는 기본 중의 기본입니다. 

현장에서 가장 많이 사용하는 12.7mm(SWPC 7B) 가닥을 기준으로

구조설계기준(KDS 14 20 00)에 맞춘 강도 계산 과정을 풀어 드립니다.


⚙️ 계산을 위한 기본 제원 (SWPC 7B 12.7mm 1가닥 기준)

  • 공칭 지름 (d) : 12.7mm

  • 공칭 단면적 (Ap) : 98.71mm^2 (또는 약 0.987cm^2)

  • 공칭 인장강도 (fpu) : 1,860MPa (186kgf/mm^2)


1. 인장강도 (Tensile Strength, Pu)

강연선이 파단되지 않고 최대로 버틸 수 있는 '극한의 절대 하중'입니다.

  • 계산식 : Pu = fpu * Ap

  • 정밀 계산 : Pu = 1,860N/mm^2 *98.71mm^2 = 183,600.6N = 183.6kN

  • 톤(ton) 환산 (1kN= 0.10197톤) :  183.6kN * 0.10197 = 18.72톤


2. 항복강도 (Yield Strength, Py = 0.9fpu)

강연선에 힘을 주었다가 뺐을 때 영구 변형 없이 원래대로 돌아오는 탄성 구간의 마지노선입니다. 

SWPC 7B 규격은 인장강도의 약 90% 수준에서 항복점이 형성되며, 

법적 설계항복강도(fpy)는 보통 1,674MPa를 적용합니다.


  • 계산식 : Py = fpy *  Ap
  • 정밀 계산 : Py = 1,674N/mm^2 * 98.71mm^2 = 165,240N = 165.24kN

  •  톤(ton) 환산 :

        165.24kN * 0.10197 = 16.85톤


3. 허용인장강도 (Allowable Tensile Strength, Pall)

현장 긴장 작업 시 유압 잭으로 가해질 수 있는 '최대 인장력의 안전 한계치'입니다. 


  • KDS 기준 적용 (인장강도의 80% 기준 안전 검토):

    Pall = 0.80Pu

  • 정밀 계산:

    Pall = 0.80 * 18.72톤 = 14.98톤 (약 146.88 kN)

💡 현장 실무 팁: 
  • 현장에서 유압 잭을 이용해 1가닥을 당길 수 있는 최대 안전 압력의 한계는 
       약 15톤 내외가 됩니다.


4. 정착강도 (Jack-In / Anchorage Strength, Pi)

유압 잭으로 당겼던 힘을 정착구의 쐐기(Wedge)를 물려 암거 콘크리트에 넘겨주는 '정착 직후'에 남아있는 하중입니다. 

쐐기가 물리는 순간 강연선이 안으로 미세하게 밀려 들어가며 약 5% 안팎의 초기 손실이 발생합니다.

  • KDS 기준 적용 (인장강도의 70% 기준 안전 검토):

    Pall = 0.70Pu

  • 정밀 계산:

    Pall = 0.70 * 18.72톤 = 13.10톤 (약 128.52 kN)

💡 현장 실무 팁: 정착강도는 실시공시 적용하여야함


5. 유효인장강도 (Effective Tensile Strength, Pe)

PC암거가 시공된 후 세월이 흐르면서 콘크리트의 건조수축, 크리프, 강연선 자체의 릴랙세이션 등 장기 손실이 모두 끝나고 최종적으로 영구히 구조물 내부에 남아 버티는 알짜배기 인장력입니다. 

일반적으로 초기 긴장력의 약 15~20% 정도가 총 손실로 빠져나갑니다.

  • KDS 기준 적용 (인장강도의 60% 기준 안전 검토):

    Pall = 0.60Pu

  • 정밀 계산:

    Pall = 0.60 * 18.72톤 = 11.24톤 (약 110.16 kN)


📊 12.7mm 강연선 5대 강도 계산 결과 요약

검토 항목기호계산값 (kN)최종 하중 (톤)실무 적용 및 의미
인장
강도		Pu183.6kN18.72 톤강연선이 물리적으로 뚝 끊어지는 파단점
항복
강도		Py165.24kN16.85 톤영구 변형(소성 변형)이 발생하는 임계점
허용
인장강도		Pall146.88kN14.98 톤현장 유압 잭 긴장 시 맥시멈 목표 하중
정착
강도		Pi128.52kN13.10 톤쐐기 정착 직후 암거 모체에 전달되는 초기 하중
유효
인장강도		Pe110.16kN11.24 톤모든 손실 후 구조물 수명 동안 남아있는 알짜 하중

💡 현장 실무 팁 :

 검토 결과를 보면  유효인장력을 확보 하기 위해서는 정착강도로 작업 하여야 가능하다는것을 알수있다

그러면

정착 강도를 인장기 압력계에 얼마난 표시 되는지 구해보면

(13.11 * 1000) / 23.36(실린더단면적) / 10.197(단위변환) = 55.04mpa 


값을 기준으로 콘크리트 파괴와 지압판의 규격을 구할수 있다. 


💡 지압판 55mm일때 의견서

검토 항목계산 수치현장 모니터링 및 실무 판정 기준
파괴 한계 하중 (P break)10.69
톤		강연선이 당기는 실제 인장력이 10.69톤에 도달하면 모체가 파괴됩니다.
유압계 한계 압력
(q break)		44.859
MPa		유압 펌프 화면(MPa)에 44.859 MPa이 찍히는 순간 콘크리트가 함몰됩니다.

위와 같이 지압판 55mm를사용하면 55.04까지 인장할수없다. 

그러면 지압판을 얼마로 하여야 콘크리트가 깨지지 않으면서 정착강도로 인장하고, 유효인장력을 유지 할수있을까?



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