철근 콘크리트 공학 9급 공무원 - 사용성 및 내구성 요약

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기출문제[편집]

  • 처짐 검사 시 적용하는 하중은 사용하중

균열[편집]

  • 균열 수보다 균열폭이 더 중요
발생 시점별 균열 종류
  • 경화 전 균열: 소성수축균열, 침하균열, 수화열균열
  • 경화 후 균열: 건조수축균열, 열응력 균열, 화학반응 균열, 기상작용 균열, 철근부식 균열, 시공불량 균열, 시공 시 초과하중 균열, 설계오류 균열, 사용하중 균열
균열폭 작게 하려면
  • 이형철근
  • 작은 지름 철근 많이, 간격 좁게
  • 철근비 크게
  • 철근에 작은 응력
  • 인장측에 고르게 철근 배근
  • 피복두께 작게
  • 습윤환경
균열간격 작게 하려면
  • 피복두께 작게
허용균열폭

각 칸 숫자 중 큰 값 사용

건조환경 습윤환경 부식성환경 고부식성 환경
철근 0.4mm, 0.006cc 0.3mm, 0.005cc 0.3mm, 0.004cc 0.3mm, 0.0035cc
긴장재 0.2mm, 0.005cc 0.2mm, 0.004cc - -

cc: 최외단 주철근 표면과 콘크리트 표면 사이 최소 피복두께(mm)

균열발생 전후 단면이차모멘트

이어야 함(알파벳 순으로 외우기)

  • 균열발생 전: 철근 없다고 하고 콘크리트 전체 단면이차모멘트. Ig
  • 균열발생 후:
균열단면 단면이차모멘트
  • 직사각형 단면 균열모멘트:
예제)
균열직후 철근응력 예제.png

오른쪽 그림과 같은 보 단면에서

  • 균열 전
  • 균열 후 , c = 180mm
  • 콘크리트 휨인장강도 frm = 3MPa, 탄성계수비 n=8

균열 발생 직후 철근응력 fsr을 구하시오.

풀이

균열모멘트

균열발생 직후

  • 비균열단면 중립축 x
  • 균열단면 중립축 y

연속보 유효단면2차모멘트[편집]

연속부재는 정, 부모멘트에 대한 위험단면의 유효단면2차모멘트를 Ie식으로 구하고 평균값을 사용할 수 있다.

연속보 유효단면2차모멘트.png
  • 양단 연속보:
Iem: 지간 중앙 정모멘트 단면에 대한 유효단면2차모멘트
Ie1, Ie2: 양단 부모멘트 단면에 대한 유효단면2차모멘트
  • 1단 연속보:
Ie1: 받침부 부모멘트 단면에 대한 유효단면2차모멘트

처짐[편집]

  • 처짐 종류
    • 순간처짐(탄성처짐, 즉시처짐)
      • 순간처짐 계산 시 부재 강성에 대한 균열과 철근의 영향을 고려해 탄성 처짐공식으로 계산
      • 부재 강성도를 엄밀한 해석방법으로 구하지 않는다면 순간처짐은 콘크리트 탄성계수 Ec, 유효단면2차모멘트 Ie로 구해야함.
    • 장기처짐: 건조수축, 크리프가 원인(계산 중요!!)
      • 엄밀 해석에 의하지 않는다면 일반 또는 경량 콘크리트 휨부재 크리프와 건조수축에 의한 추가 장기처짐은 (해당 지속하중에 의해 생긴 순간처짐) × (장기처짐계수)로 구할 수 있음.
      • 장기처짐계수
ρ': 압축철근비
지속하중 시간경과계수 3개월 6개월 12개월 5년 이상
ξ 1.0 1.2 1.4 2.0
  • 압축철근은 장기처짐 감소시킴
  • 최소단면이 하중 지지할 경우 처짐 무시
  • RC는 온도변화, 건조수축 균열 제어 위한 추가 철근 필요

처짐 계산하지 않아도 되는 휨부재 최소두께[편집]

중요!!!

단순지지 1단 연속 양단 연속 캔틸레버
1방향 슬래브
보 또는 리브가 있는 1방향 슬래브

이면 해야함

도로교설계기준 활하중과 충격을 받는 구조물 허용처짐[편집]

한 문제 나옴.

  • 단순부재 또는 연속경간 부재
    • 보행자 미고려:
    • 보행자 고려(도시지역):
  • 캔틸레버 부재
    • 보행자 미고려:
    • 보행자 고려(도시지역):

피로[편집]

  • 콘크리트는 뚜렷한 피로한도가 없어 100만회 피로시험 강도로 정함.
  • 콘크리트 압축에 대한 피로강도는 정적강도의 50-55%정도. 휨에 대해선 30-60%
  • 보, 슬래브 피로: 휨, 전단에 대해 검토해야 함.
  • 기둥의 피로는 검토하지 않아도 좋다. 휨모멘트나 축인장력 영향이 큰 경우만 보에 준해 검토.
  • 피로 검토가 필요한 부재에선 높은 응력을 받는 부분에서 철근을 구부리면 안 됨.
  • SD 300 이형철근은 충격을 포함한 사용활하중에 의한 응력범위가 130MPa 이내에서 피로 검토 안 해도 됨.

내구성[편집]

  • 굳지 않은 콘크리트 염화물 이온량은 0.3kg/m3 이하로. 부식 방지.
  • 콘크리트 구조는 설계공용(목표수명)기간동안 다음 기능을 만족해야함: 미관, 사용성, 안전성, 내구성

예상문제[편집]

균열[편집]

  • 인장철근 중심 간격 규정: 두 값 중 작은 값 이하여야 함.
kcr: 건조환경 280 그 외 210
fs: 사용하중 상태 인장연단에 가장 가까이 위치한 철근 응력. 사용하중 휨모멘트에 대한 해석으로 결정하거나 사용
  • T형보 플랜지가 인장받는 경우 휨균열 제어: 휨인장철근 유효폭 또는 경간의 1/10 중 작은 폭에 분산배치. 플랜지 유효폭이 경간의 1/10보다 크면 종방향철근을 플랜지 바깥부분에 추가배치.
  • 보나 장선 깊이 h > 900mm: 종방향 표피철근을 인장연단에서 h/2지점까지 부재 양쪽측면따라 균일 배치해야함.
  • 수처리 구조물 휨인장 허용균열폭: 0.25mm

처짐[편집]

  • 지속하중에 의한 콘크리트 크리프 변형은 단면 곡률을 증가시키고 내력모멘트 팔길이를 감소시키며 인장철근 응력 증가시킴. 콘크리트 압축면적은 증가시켜서 압축응력 감소시킴.
  • 철근 강도가 증가한다고 장기처짐이 감소하진 않음
  • 유효단면2차모멘트 공식(중요!!!)
(세제곱은 무조건 M 있는 괄호에 붙음!!)
Ma: 처짐 계산단계에서 사용하중에 의한 최대 휨모멘트
  • 처짐: 정정보 > 부정정보
건조수축·크리프: 정정보 < 부정정보