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수정 압축장 이론에 따른 전단 설계 강도해석에서 동일한 조건에서 단순 해법과 엄밀 해법을 같이 적용해보면, 단순 해법의 결과가 엄밀 해법의 결과보다 작게 계산되는 것이 일반적인 경향이라고 합니다. 이것은 복잡한 해석과정을 단순화하면 정밀도가 떨어지기 때문에, 안전성을 고려하여 해석결과가 보수적으로 산출되도록 유도하였기 때문입니다. 따라서 해석과 설계의 편의성을 위해서는 단순 해법을 적용하고, 더 경제적인 설계를 하기 위해서는 엄밀 해법을 적용하는 경우가 많습니다. 그러나 AASHTO-LRFD의 수정 압축장 이론에 따른 전단강도 해석에서는 엄밀 해법이 단순 해법보다 더 작은 전단강도로 해설되는 경우도 있습니다. 이것은 AASHTO-LRFD의 부록에 규정된 반복해석법이 엄밀한 해법으로 인식되지만, 이것도 역시 설계에 적용하기 위하여 표를 이용..
전단작용의 해석 및 전단철근 배근 방법 콘크리트 보의 실험결과를 관찰한 초기의 엔지니어들은 휨모멘트와 전단력이 작용하는 콘크리트 보의 균열과 파괴형태를 나타내기 위한 여러 가지의 해석개념을 제안하였습니다. 그 대표적인 것으로, 보의 거동을 트러스와 유사하게 보는 트러스 유사법(truss analogy)과 아치와 유사하게 보는 아치 유사법(arch analogy)이 있습니다. Ritter가 제안한 후 Morsch가 발전시키고 더욱 더 널리 소개한 트러스 모델입니다. Ritter는 일반적인 트러스 모델을 제안하였고, Morsch는 경사재를 응력장으로 취급할 수 있음을 소개하였습니다. 트러스 모델은 보의 거동을 트러스와 유사한 것으로 보고, 트러스로 해석하는 모델입니다. 즉, 트러스에서는 휨모멘트에 의하여 짝힘으로 작용하는 압축려과 인장력의 트러스..
전단 무보강 부재의 전단균열 및 전단파괴 콘크리트 부재의 균열은 콘크리트의 인장강도보다 더 큰 인장응력이 작용할 때 발생합니다. 균열을 유발하는 인장응력은 휨모멘트만 작용하는 부분에 작용하기도 하고, 전단력과 휨모멘트가 같이 작용하는 부분에 작용하기도 합니다. 부재의 두께에 비하여 길이가 매우 긴 부재는 전단 작용보다 휨작용이 주된 영향을 주게 되므로, 부재 축에 직각방향인 수직방향의 휨균열이 발생하고 콘크리트의 압축부가 압괴되는 휨 파괴를 보이게 됩니다. 부재의 길이가 그보다 짧아지면 전단의 영향이 증가하여 사인장응력이 발생하고, 이에 따른 사인장균열이 나타나게 됩니다. 이때 사인장균열은 조건에 따라 여러 형태로 나타납니다. 전단철근이 배치되지 않은 콘크리트 부재와 프리스트레스트 콘크리트 부재에 대하여 초기에 수행된 실험결과로, 전단 작용에 ..
프리스트레스트 콘크리트의 전단거동 특성 구조물에 하중이 작용하면 구조물을 구성하는 각 부재에는 외력 작용에 의한 단면력, 즉 휨모멘트, 전단력, 비틀림모멘트, 축력이 작용하게 됩니다. 이때의 단면력은 단독으로 작용하는 경우도 있지만, 두 가지 이상의 단면력이 동시에 작용하는 경우가 많습니다. 보의 경우에는 하중이 작용하는 위치에 따라 전단력이 작용하지 않은 상태에서 휨모멘트만 작용하게 되는 부분이 생길 수 있습니다. 그러나 보에서 휨모멘트가 작용하지 않은 상태에서 전단력만 작용하게 되는 부분이 생기는 일은 거의 없다고 볼 수 있습니다. 따라서 부재의 전단거동은 휨모멘트와 전단력의 합성작용에 따르게 됩니다. 특히 프리스트레스트 콘크리트 부재의 경우에는 휨모멘트와 전단력뿐만 아니라 프리스트레스에 의한 압축력도 추가되고 경우에 따라서는 비틀림모멘트..
콘크리트의 한계상태설계법 두 번째 한편, 전통적 개념의 한계상태설계법을 채택하고 있는 유로코드 등에서는 저항계수(강도감소계수 또는 부분안전계수)를 재료별로 달리 적용하는 방법을 채택하고 있습니다. 즉 유럽연합의 콘크리트 구조기준인 유로코드2에서는 1보다 큰 값의 재료부분안전계수로 설계기준강도를 나누어 단면의 설계강도를 계산하는데, 유럽의 국가별 기준에서 달리 규정하지 않는다면 콘크리트에서는 1.5를 적용하고 철근에는 1.15를 적용하는 것이 기본이라고 합니다. 전통적 개념의 한계상태설계법을 채택하고 있는 도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 1보다 작은 값의 재료저항계수를 각 재료의 설계기준강도에 곱하여 단면의 설계강도를 계한하는데, 콘크리트에는 0.65를 적용하고 철근과 프리스트레싱 강재에는 0.90을 적용합니다. 이러한 재료계수는 재료..
콘크리트의 한계상태설계법 첫번째 한계상태설계법은 동일하지 않은 두 가지 개념의 설계법을 지칭하는 용어이므로 혼동을 피하기 위해서는 매우 명확한 이해가 필요한 설계법입니다. 원래의 한계상태설계법은 유럽의 구조공학자들에 의해 연구되어 1964년에 유럽콘크리트위원회가 추천한 설계법으로, 1972년에는 영구의 콘크리트구조설계기준 BS 8110의 전신인 BSCP-110에 처음 채택되었다고 합니다. 이를 전통적 개념의 한계상태설계법이라고 할 수 있는데, 구조물이 보유하고 있는 궁극적인 파괴거동을 설계에 반영하는 설계법입니다. 예를 들어, 연속보와 같은 부정정구조물은 최대 휨모멘트가 작용하는 위치의 단면이 충분한 소성변형능력을 보유하고 있으면, 그 위치에 작용하는 휨모멘트가 단면의 휨강도에 도달하더라도 구조물이 파괴되지 않고 더 큰 하중을 견딜 수..
철근의 역학적 성질에 대해 철근의 성질은 항복점과 탄성계수로 대표됩니다. 철근의 항복점은 인장이나 압축이나 거의 동일합니다. 탄성계수는 모든 철근이 거의 비슷한 값을 나타내며 200~220GPa 범위에 있습니다. 설계기준에서는 철근의 탄성계수로 200000MPa로 규정하고 있습니다. 철근의 인장시험은 KS B 0802에 따라 실시하며 KS B 0801에 규정된 시험편을 사용합니다. 철근의 응력변형률 곡선의 모양, 특히 처음 부분은 철근콘크리트에 있어서 중요한 의미를 가집니다. 철근의 응력변형률 곡선은 응력과 변형률이 0인 점에서부터 응력과 변형률이 선형으로 비례하는 직선의 모양을 가지며, 항복점에 이른 후에는 응력이 일정한 항복고원이 나타납니다. 철근의 응력 변형률 곡선에서 항복점 이전의 직선부분은 탄성영역이라고 하며, 항복점 이..
철근의 종류에 대하여 철근은 철근콘크리트를 보강하는 용도로 사용하는 강재로서 표면 요철의 유무에 따라 원형철근과 이형철근으로 구분됩니다. KS D 3504에서 마디라고 칭하는 횡방향 리브와 리브라고 칭하는 종방향 리브 등의 돌기가 철근 표면에 있는 봉강을 이형철근이라고 하며, 이러한 돌기가 없는 매끈한 표면으로 된 봉강을 원형철근이라고 합니다. 이형철근은 콘크리트의 점착력에 의하여 발휘되는 정착력 외에, 돌기에 의한 역학적인 정착력까지 발휘되어 콘크리트와의 부착력과 정착성능이 증대됩니다. 따라서 부착 및 정착성능이 우수한 이형철근이 주로 사용되고 있으며, 원형철근은 거의 사용되지 않고 있습니다. 2001년도의 KS D 3504에는 원형철근으로 항복강도가 240MPa과 300MPa인 SR240과 SR300 철근의 표준이 규정되..
프리스트레싱 강재의 역학적 성질 및 특성 두번째 4. 온도의 영향 프리스트레싱 강재는 온도에 크게 영향을 받습니다. 일반적으로 프리스트레싱 강재의 인장가옫 및 항복강도와 탄성계수는 영햐 100도에서 영상 100도까지 온도가 증가함에 따라 매우 완만하게 감소하다가, 약 200도를 넘으면 급격하게 감소하고 300도를 넘으면 선형으로 급감하게 됩니다. 대략적으로 표현하면 500도에서의 강도는 20도 강도의 30% 정도이고, 영하 100도에서의 강도는 20도에서의 강도의 110% 정도입니다. 500도인 경우의 탄성계수는 20도인 경우에서의 탄성계수의 65%정도입니다. 길이 변화도 온도에 크게 영향을 받아서 500도에서의 길이는 20도에서의 길이의 2.3배 정도입니다. 따라서 고온에 노출되는 구조물이나 화재에 대한 검토에서는 이와 같은 온도의 영향을 고려하여야..
프리스트레싱 강재의 역학적 성질 및 특성 1. 응력변형률 곡선 프리스트레싱 강재와 철근의 응력변형률 곡선을 나타냅니다. 곡선의 상승부는 모두 거의 동일한 기울기로 상승하며, 프리스트레싱 강재는 철근에 비하여 인장강도와 항복강도가 높지만 바단변형률이 작은 형태의 응력변형률 곡선을 보입니다. 일반적으로 강도가 1860MPa인 강연선이나 강선은 인장강도가 440MPa인 SD300 철근이나 인장강도가 560MPa인 SD400철근의 약 4배 정도입니다. 인장강도가 1030~1230MPa인 강봉은 SD300이나 SD400 철근의 2배 이상의 인장강도를 나타냅니다. 2. 탄성계수 및 항복강도 프리스트레싱 강재의 탄성계수는 일반적으로 190~210GPa 정도입니다. 설계기준에는 프리스트레싱 강재의 탄성계수를 시험에 의하여 결정한 값이나 제조자가 제공하는 값을..

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