철근콘크리트구조설계 - 기둥, 보, 슬라브 설계법

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철근콘크리트구조설계 - 기둥, 보, 슬라브 설계법에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

축에 수직한 단면은 변형 후에도 수직 평면을 유지하기 때문에 콘크리트의 변형률이 선형분포되어야한다.
②파괴시 콘크리트의 변형률은 0.003이다.
③콘크리트의 압축응력을 등가응력블록으로 대치할 수 있어야한다.
㉮ P - M 상관도 : 부재의 압축력 P와 휨모멘트 M의 관계를 보인 것
㉯ P 와 M이 이 곡선으로 둘러쌓인 면적안에들면 :기둥은 안전하다.
㉰ 편심거리(e=M/P) : 원점 O에서 곡선에 이르는 방사선
편심거리 가 작을 때: 단면이 압축상태가 되어 가 증가하면서 콘크리트가 눌러져서 파 괴된다.
편심거리 가 클 때: 압축측 콘크리트의 파괴보다 인장측 철근의 항복에 의한 장파괴가 먼저 생길 수도 있다. 그러나 특별한 경우를 제외하고는 기둥은 축하중을 지지하기 위한 부재이므로, 현심이 큰 경우에도 균열은 설계상의 큰문제가 되지 않으며, 횡방향 처짐도 풍하중이나 지진하중 등 극한상태 이외에는 그리 심각하지 않다. 따라서 기둥의 설계에서는 강도감소효과를 압축강도와 휨강도가 하중계수를 적용한 하중에 의한 극한상태에서의 축하중과 모멘트 이상이 되도록 단면과 보강이 산정되어야 한다. 즉,
의 식들이 만족되도록 하여야 한다. 위의 식에서 강도감소계수는 띠철근기둥에서는 0.7, 나선철근 기둥에서는 0.75로 한다.
※ 강도감소계수
강도감소계수 0는 축하중이 없이 휨만 받는 부재에 대해서는 0.9, 나선철근 기둥에는 0.75, 띠철근에는 0.7의 값이 적용된다. 휨을 받는 기둥에서 축하중의 크기가 큰 경우에는 기둥의 강도감소계수를 적용할 수 있으나, 축하중이 균형상태에서의 공칭축하중 이하가 되면, 인장파괴가 발생하며, 더 감소하면 기둥은 보와 같이 모멘트의 지배를 받게 되고 이런 경우에는 인장철근에 따라 파괴가 결정되므로 강도감소계수는 콘크리트 파괴의 경우보다 신뢰성이 높은 0.9로 바꿀 필요가 있다.
(1) 띠철근 기둥
를 균형상태의 공칭축하중 와 중 작은 값으로 하면
≥ 일 때
< 일 때
(2)나선철근 기둥
를 와 중 작은 값으로 하면
≥ 일 때
< 일 때
※ 평형파괴상태 : 콘크리트의 변형률이 0.003에 달하고 동시에 철근의
(평형상태) 인장응력이 항복강도 에 도달하는 상태.
이때의 편심을 평형편심 라 함.
이면 콘크리트가 극한변형율에 도달하기 전에 철근이 먼저
인장항복을 일으킨다.
이면 철근이 항복하기 전에 콘크리트가 극한변형율에 도달하여
기둥은압축파괴
5.단주
(1) 중심축하중을 받는 기둥
중심축방향의 공칭압축강도는


: 강도감소계수 0.75 for 나선철근 & 합성기둥
0.70 for 띠철근
예상치 않은 모멘트를 고려해서 \"α\"채택

최소편심
이면 Moment 무시
(2) 기둥이 인장파괴될 때 (저보강보, 과소철근보)
기둥의 강도가 철근의 인장응력으로 지배되고 즉 인장철근이 먼저 항복한다.
∑M=0 at 인장철근
에 대하여 정리하면
하면
∴
a결정
단면의 설계강도는
for 대칭단면, 이면 이므로
압축철근이 없을 경우, 이므로
(3) 기둥이 압축파괴될 때 (과보강보, 과다철근보)
기둥의 강도가 콘크리트의 압축력으로 지배
인장철근 항복전 콘크리트가 먼저 압축파괴를 일으킨다.
와 까지 직선적으로 변화 가정함.
위 식에 를 대입,
대칭직사각형단면에서는 근사적으로
위 식에서
: 단면의 폭, : 편심방향의 두께
보의 설계
● 휨이론에 관한 가장 기본적인 가정
철근 및 콘크리트의 변형률은 중립축으로부터의 거리에 비례.
압축측 연단에서 콘크리트의 최대 변형률은 0.003 으로 가정.
plane section remain plane (변형도의 분포는 직선으로 가정한다.)
같은 위치의 콘크리트의 변형률과 철근의 변형률은 같다.
● 설계원리 - 하중과 모멘트에 저항할 수 있는 단면을 결정하기 위해 보의 크기,
재료 강도 및 철근을 선택한다.
W.S.D 재료의 허용응력 ≥ 실제하중에 의한 설계응력
U.S.D φMn ≥ Mu (계수저항능력(설계강도) ≥ 계수하중에 의한 소요강도)
1. 단근 직사각형 보
직사각형 단면 콘크리트 보의 인장측에만 철근을 배치한 보
※ 압축측의 콘크리트응력분포를 등가직사각형 응력블록으로 바꾸어 계산한다.
- 조건 -
①압축응력 분포 면적과 등가직사각형 응력블록의 면적은 같아야 한다.
②압축응력의 도심과 등가직사각형 응력블록의 중심은 같은 위치에 있어야한다.
(1) 파괴
① 철근 : 철근의 응력()이 항복응력()에 도달하면 철근이 파괴된다.
② 콘크리트 : 압축변형률(ε)이 0.003(극한변형률)에 도달하면 콘크리트가 파괴된다.
(2) 균형
① 균형상태 : 철근과 콘크리트가 동시에 파괴된 상태
② 균형파괴 : 균형상태의 파괴
③ 균형보 : 균형상태의 보
④ 균형철근비(ρ) : 균형상태의 인장철근비
저보강보()
과보강보()
과소철근보라고도 하며, 연성파괴(인장파괴)발생한다.
과다철근보라고도 하며, 취성파괴(압축파괴)발생
중립축은 압축측으로 이동
중립축은 인장측으로 이동
철근이 먼저항복
철근의 항복으로 파괴가 시작되며, 철근항복 후 보에 점진적으로 매우 큰 처짐을 발생
콘크리트의 변형률이 0.003에 먼저 도달.
콘크리트의 갑자스럭 파쇄로 보가 파괴된다.
파괴의 징후를 보이면서 점진적으로 진행되는 이 파괴형태가 바람직스럽다.
연성파괴를 유도하기 위해 최대철근비로 제한
보의 인장철근량이 너무 적을 경우, 취성파괴를 일으키며, 단면의 전체적 파괴가 갑작스럽게 일어난다. 취성파괴를 피하기위해 최소 철근비로 제한
(3) 최대 철근비와 최소 철근비
① 균형철근비 : =
② 최대철근비 : = (철근의 밀집 및 콘크리트 타설 용이 - 50%)
③ 최소 철근비 : ( 정정T형단면 또는 캔틸레버 보 = )
(4) 설계 휨강도
①등가응력 사각형의 깊이()
힘의 평형조건 =0 에 따라 C(압축력)=T(인장력)이므로
C= 0.85 = = T
※ 부재의 모든 단면에서 해석상 필요한 철근량보다 1/3이상 인장철근이 더 배근되면 최소 철근비 규정을 적용하지 않을 수가 있다.
② 중립축거리()
③ 공칭 휨강도
④ 설계 휨강도
* (공칭강도)
2. 복근 직사각형 보
※ 복근 직사각형 보의 필요성
① 장기처짐 감소
② 연성증진(인장철근의 양이 줄기

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기둥설계,   슬라브 설계법,   띠철근의 구조제한