위치: 서울시 용도: 공동주택 규모: 지하3층, 지상56층, 42층, 36층...
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01슬래브 설계 사례
1. 개요
위 치 : 서울시
용 도 : 공동주택
규 모 : 지하 3층, 지상 56층, 42층, 36층
구조형식 : RC 구조
01슬래브 설계 사례
2.1 설계 계요 및 조건
2. PT SLAB 설계
u Design Code : ACI 318-05 & PT Manual
u 사용재료 및 규격
• 콘크리트 압축강도 fc = 40 Mpa fci = 20 Mpa
• Prestressing Steel
Strand
직경
Ultimate Stress
Yield Stress
Relaxation after 1000h
Low Relaxation Seven Wire
0.5″(12.7 mm)
fpu = 1860 Mpa (0.80 fpu)
fpy = 1670 Mpa (0.94 fpy)
2.5% (제품에서 제시)
0.5″(Ø12.7 mm)
- 단면적 99mm2
- 최대 인장력 184kN
0.6″(Ø15.2 mm)
- 단면적 140mm2
- 최대 인장력 260kN
• Tendon type Unbonded type 4ea-0.5″
• Re-Bar Fy = 390 Mpa
01슬래브 설계 사례
2.2 Load & Load Cases
u Loads
u Load Cases
01슬래브 설계 사례
2.3 Procedure
PT Manual Table 9.3 – Suggested Span / Depth RatiosSlab 두께 결정
Tendon Profile 검토 피복두께, 철근 직경, Tendon 직경 등을 고려
Tendon 수량 가정
Modeling & Analysis Tendon 배치 전 해석
Modeling & Analysis Tendon 배치 후 해석
각 단계 별 응력 검토 Initial Stage, Service Load Stage
처짐 검토 Sustained Load Stage, Cu 결정
휨 강도 검토 Ultimate Stage
전단 강도 검토 Ultimate Stage
Full prestressing or Partial prestressing
01슬래브 설계 사례
2.4 슬래브 두께 결정
One-Way Slab : L/46 = 9230/48 = 195mm
Two-Way Slab : L/42 = 9230/45 = 205mm
210mm 로 결정
u PTI Manual Table 9.3 Suggested Span / Depth Ratio
u PTI Manual Table 9.2 Two-way system
2.5 Modeling (FEM 해석)01슬래브 설계 사례
2.6 Tendon profile01슬래브 설계 사례
a1 = 30 + 16 + 16 + 20/2 = 72mm
a2 = 피복두께 + 철근 직경 + 강연선 직경/ 2
= 30 + 10 x 2 + 20/2 = 60mm
e = h- a1- a2
= 210-72-60
= 78mm
Table 721.2.3(2) – Cover thickness for prestressed concrete floor or roof slabs – IBC2006
Concrete Aggregate Type
FIRE RESISTANCE RATING(hours)
Restrained Unstrained
1 11/2 2 3 4 1 11/2 2 3 4
Siliceous 3/4 3/4 3/4 3/4 3/4 11/8 11/2 13/4 23/8 23/4
Carbonate 3/4 3/4 3/4 3/4 3/4 1 13/8 15/8 21/8 21/4
Sand-lightweight or lightweight 3/4 3/4 3/4 3/4 3/4 1 13/8 11/2 2 21/4
2.7 Tendon 수 가정01슬래브 설계 사례
By Balancing Load
Balancing Load = 50%ⅹsw
= 0.5ⅹ5.04 = 2.52 kN/㎡
Strand Ø0.5”, A = 99mm2
fpu = 1860 Mpa,
Loss 25% 로 가정하면,
Pe = Pj x 0.75 x A
= 0.8 x 1860 x 0.75 x 99mm2 = 110.5kN
Tendon 필요 수 = 2037/110.5 = 18.5 개
18 개
01슬래브 설계 사례
Balanced Load 는 프리스트레싱에
의한 수직력과 외부하중과의 균형을
이루게 하는 하중
u Balanced Load
• 균열허용
• 적은 양의 Tendon 사용 → 경제적
• 초기상태에서 역방향 처짐을 막음
• 극한 상태에서의 거동이 RC와 유사하여 Ductility 증가
• 일반적으로 사용되는 Reinforcing Bar 에 의해 crack 제어
• 처짐을 균열단면으로 검토
u Partial prestressing
• 사용하중에서 콘크리트 단면 내에 인장응력이 발생하지 않음
u Full prestressing
• 처짐은 비균열 단면으로 검토
2.8 Modeling (Tendon 배치)01슬래브 설계 사례
u Tendon
u Loss
l Anchor Slip – 6mm
l Friction - Curvature 0.2
Wobble 0.0041
l Longterm (15%) – 223 MPa
u Tendon 배치 제한 (aci 318-05 18.12.4)
l 슬래브 두께의 8배 이하
l 1.5m 이하
l 평균압축응력 0.9 Mpa 이상
l 2개 이상의 tendon이 기둥전단에 대한
위험단면내에 2개 이상 배치
2.9 단계별 응력검토01슬래브 설계 사례
Prestressing steel stress at various load levels
2.9.1 Initial Stage (1.0SW + 1.15PT)01슬래브 설계 사례
TOP 응력 분포
BOTTOM 응력 분포
min fci = -0.702
max fci = -3.483
min fci = -1.489
max fci = -3.904스트립 modeling
u 초기단계 허용 응력 (ACI 318-05 18.4.1)
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
Span 1 Span 2 Span 3 Span 4 Span 5 Span 6 Span 7Span 8
Stress DiagramsProject: 이 촌 동 렉 스 주 택 재 건 축 정 비 사 업 / Load Case: Initial
1.00 x Selfweight + 1.15 x PrestressingTensile Stress Positive
Stre
ss [N
/mm
²]
Top Allowable Stresses
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
Span 1 Span 2 Span 3 Span 4 Span 5 Span 6 Span 7Span 8
Stress DiagramsProject: 이 촌 동 렉 스 주 택 재 건 축 정 비 사 업 / Load Case: Initial
1.00 x Selfweight + 1.15 x PrestressingTensile Stress Positive
Stre
ss [N
/mm
²]
Bottom Allowable Stresses
2.9.2 Total Service Load Stage (1.0SW + 1.0SDL + 1.0 LL + 1.15PT)01슬래브 설계 사례
TOP 응력 분포
BOTTOM 응력 분포
단, TWO-WAY SLAB : CLASS U
u 허용인장응력 (ACI 318-05)
u 허용압축응력 (ACI 318-05)
1.457
-3.828
-4
-3
-2
-1
0
1
Span 1 Span 2 Span 3 Span 4 Span 5 Span 6 Span 7Span 8
Stress DiagramsProject: 이 촌 동 렉 스 주 택 재 건 축 정 비 사 업 / Load Case: Service(Total Load)
1.00 x Selfweight + 1.00 x Dead load + 1.00 x Live load + 1.00 x PrestressingTensile Stress Positive
Stre
ss [N
/mm
²]
Top Allowable Stresses
0.454
-5.430-5
-4
-3
-2
-1
0
Span 1 Span 2 Span 3 Span 4 Span 5 Span 6 Span 7Span 8
Stress DiagramsProject: 이 촌 동 렉 스 주 택 재 건 축 정 비 사 업 / Load Case: Service(Total Load)
1.00 x Selfweight + 1.00 x Dead load + 1.00 x Live load + 1.00 x PrestressingTensile Stress Positive
Stre
ss [N
/mm
²]
Bottom Allowable Stresses
2.10 Deflection 검토01슬래브 설계 사례
sustained load = 1.0SW + 1.0SDL + 0.3LL + 1.0PT
크리프 계수 Cu = 2.0
Load case = 2.0SW + 2.0DL + 1.6LL + 2.0PT
u 해석 단면 및 처짐 검토 (ACI 318-05 Table 18.3.3)
최대 처짐 = 10.7cm (허용처짐 = 19.2cm)
2.11 Ultimate Stage ( 1.2DL+1.6LL + 1.0 HYP)01슬래브 설계 사례
+ =
1.2D + 1.6L 1.0 HYPERSTATIC 1.2D + 1.6L + 1.0 HYP
2.12 슬래브 설계도01슬래브 설계 사례
Tendon 배치도
철근 배치도 – X direction
철근 배치도 – Y direction