사전에 대한 좋은, 열심히 살펴보기

Dec 18, 2023

일반적인 진입로나 보도의 모습으로 보면 콘크리트가 금이 갈 운명인 것처럼 보일 수도 있습니다. 그러나 콘크리트가 균열되기 쉽다면 교량이나 고층 건물과 같이 응력이 많은 응용 분야에서 어떻게 콘크리트를 사용할 수 있습니까? 이 질문은 제가 기사를 작성하기 위해 3D 프린팅된 테르밋을 연구하던 중 발생했습니다. Thermite는 철로 용접에 자주 사용되는데, 콘크리트 끈이 있는 새로운 선로를 용접하는 영상을 링크했습니다. 나는 화물 열차의 압력을 견디기 위해 콘크리트를 어떻게 만들 수 있는지 알아내야 한다는 것을 알았습니다.

콘크리트 자체는 부서지기 쉽고 전혀 손상되지 않습니다. 하지만 그렇다고 해서 강하지 않다는 뜻은 아니다. 콘크리트는 압축강도가 좋은 반면 인장강도는 상당히 떨어진다. 1800년대 후반쯤에 누군가 철근으로 더 잘 알려진 강철 보강 막대를 사용하여 콘크리트 폭을 강화하려고 생각했습니다. 강철은 늘어날 수 있으며, 강철 막대를 추가하면 압축 강도와 함께 콘크리트에 인장 강도가 부여됩니다. 철근은 또한 더 얇은 슬래브와 기타 부재를 허용합니다.

철근이나 메쉬로 강화된 콘크리트는 주차장 블록이나 도로 등에 적합하지만, 그렇게 되기 전에 여전히 실패합니다. 실제로 철근이 인장 강도를 잃기 전에 일반적으로 균열이 발생해야 합니다.

교량이나 고층 건물과 같은 응력이 높은 콘크리트 응용 분야에서는 처짐을 방지하는 것이 매우 중요합니다. 처짐은 콘크리트 부재가 하중을 받아 구부러지고 휘어지는 현상입니다. 휘어짐으로 인해 현대식 유리 표면이 고층 건물에서 튀어나오는 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

견고하고 견고한 다리는 바람에 흔들리는 다리보다 걷고, 운전하고, 자전거를 타기에 훨씬 좋습니다. 그런데 견고한 다리를 어떻게 만들까요? 한 가지 해결책은 콘크리트가 자동차와 트럭의 하중을 견디기 전에 또는 화물 열차의 꾸준한 일정을 견디기 전에 콘크리트에 응력을 가하는 것입니다.

프리스트레스 콘크리트는 철근 강화 콘크리트와 비슷하지만 인장력이 추가됩니다. 콘크리트가 사용되기 전에 콘크리트에 응력을 추가하면 처짐이 줄어들거나 완전히 제거될 수도 있습니다. 인장 강도를 추가하면 콘크리트 자체의 강도가 더 많이 발휘될 수 있습니다.

프리스트레스 콘크리트(Pre-stressed Concrete)는 콘크리트 부재 전체에 또는 그 근처에 텐던을 설치한 다음 앵커리지 지점에서 텐던을 팽팽하게 당겨 인장력을 추가함으로써 만들어집니다. 이러한 힘줄은 일반적으로 고강도 강철, 탄소 섬유 또는 방탄복에 사용되는 아라미드 섬유로 만들어집니다. 이들은 단일 가닥 또는 다중 가닥 구성으로 배열되어 있으며 고무 밴드와 약간 유사하게 작동합니다.

콘크리트에 사전 응력을 가하면 미래의 압축력으로 인해 군인이 초콘크리트처럼 행동하게 되고, 미래의 인장력으로 인해 더욱 고장력 강철처럼 행동하게 됩니다. 즉, 프리스트레스 콘크리트는 일반 콘크리트보다 압력에 잘 견디고 비틀림에도 훨씬 잘 견딥니다. 이는 일단 작동 시 견딜 수 있는 응력을 모방하는 계산된 방식으로 사전 응력을 받기 때문에 본질적으로 프로그래밍이 가능합니다.

프리스트레싱의 '사전'은 콘크리트 부재가 사용되기 전에 발생함을 의미합니다. 인장 자체는 콘크리트 타설 전이나 경화 후에 수행할 수 있습니다. 한 가지 방법을 사용하는 데는 여러 가지 이유가 있지만 결과 측면에서는 거의 동일합니다.

이것은 콘크리트에 프리스트레스를 가하는 가장 오래된 방법으로, 그 역사는 1800년대 후반으로 거슬러 올라갑니다. 프리텐셔닝은 일반적으로 빔, 바닥 슬래브, 발코니, 물 탱크 및 콘크리트 파이프 제작에 사용됩니다. 콘크리트를 타설하기 전에 텐던이 콘크리트 내부에 있거나 콘크리트 바로 옆에 있든 상관없이 단부 앵커리지 사이에 텐던이 고정됩니다.

콘크리트가 경화되면서 텐돈에 달라붙고 텐돈의 장력이 경화된 콘크리트에 전달됩니다. 볼트가 풀린 후에도 막대는 장력을 유지하며 콘크리트에 의해 제자리에 고정됩니다. 프리텐셔닝은 건설 프로젝트에 앞서 수행되는 경우가 많으며 완성된 부품은 현장으로 배송됩니다. 이렇게 하면 캐스팅 베드라고 불리는 큰 틀에서 한 번에 여러 개를 만들 수 있습니다. 이것들은 여러 부재의 힘줄로 설치되고 콘크리트가 경화되면 절단됩니다.