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1[토목기사 필기] 16년 3회차
아래 그림과 같은 PSC보에 활하중(wl) 18kN/m이 작용하고 있을 때 보의 중앙단면 상연에서 콘크리트 응력은? (단, 프리스트레스 힘(P)은 3375kN이고, 콘크리트의 단위중량은 25kN/m3을 적용하여 자중을 산정하며, 하중계수와 하중조합은 고려하지 않는다.)
문제 이미지
1
18.75MPa
2
23.63MPa
3
27.25MPa
4
32.42MPa
해설

중앙단면 상연의 콘크리트 응력은 18.75 MPa(압축)이다.

단면 400×900 mm, 지간 20 m이고 긴장재는 도심에서 아래로 e=250 mm 편심되어 있다. 자중은 0.4×0.9×25 = 9 kN/m이므로 총 등분포하중은 18+9 = 27 kN/m이다.
M=wL28=27×2028=1350 kN⋅mM=\dfrac{wL^2}{8}=\dfrac{27\times 20^2}{8}=1350\,\mathrm{kN\cdot m}

단면 성질은 A = 400×900 = 360,000 mm², Z=400×90026=5.4×107 mm3Z=\dfrac{400\times 900^2}{6}=5.4\times 10^{7}\,\mathrm{mm^3} 이므로
축압축 PA=3,375,000360,000=9.375 MPa\dfrac{P}{A}=\dfrac{3{,}375{,}000}{360{,}000}=9.375\,\mathrm{MPa}
편심에 의한 상연 인장 PeZ=3,375,000×2505.4×107=15.625 MPa\dfrac{Pe}{Z}=\dfrac{3{,}375{,}000\times 250}{5.4\times 10^{7}}=15.625\,\mathrm{MPa}
휨에 의한 상연 압축 MZ=1.35×1095.4×107=25 MPa\dfrac{M}{Z}=\dfrac{1.35\times 10^{9}}{5.4\times 10^{7}}=25\,\mathrm{MPa}

세 항을 합치면 ftop=9.375−15.625+25=18.75 MPaf_{top}=9.375-15.625+25=18.75\,\mathrm{MPa} 이다. 자중 9 kN/m를 빼먹고 활하중만 넣으면 값이 크게 달라지므로 반드시 포함해야 한다.

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