오늘은 극한강도설계법에서 구조물의 안전도 확보방안 및 하중계수, 하중조합, 감도감소계수에 대해 알아보도록 하겠습니다.
설계규준의 안전규정
안전규정
하중계수 u
강도저감계수 Ø
설계강도 ≥ 소요강도
ØRn ≥ U
Rn : 부재의 공칭강도 - 사용재료와 부재단면에 의하여 계산된 강도
Ø : 강도저감 계수
U : 소요강도 = 하중계수 x 작용하중
즉, 휨 모멘트 : ØMn ≥ Mu, 전단력 : ØVn ≥ Vu, 축력 : ØPn ≥ Pu, 비틀림 모멘트 : ØTn ≥ Tu
하중계수 및 강도감소계수를 사용하는 이유
재료 및 부재의 강도가 예상된 값보다 작을 수 있습니다.
- 재료 가변성, 시험재하속도의 영향, 현장과 시험의 차이, 건조수축의 영향 등
- 철근위치, 휘어짐, 치수의 오차
- 설계가정
과재하 발생 가능성
하중의 크기가 가정된 것과 다를 수 있습니다.
파괴결과의 심각성
인명안전과 유지보수의 경제성
강도감소계수
불의의 사고로 인해 구조물의 파괴가 발생할 때 취성에 의한 급작스런 파괴를 방지하기 위함.
* 보와 기둥의 강도감소계수가 다른 이유
- 기둥은 보에 비해 연성이 작습니다.
- 기둥은 콘크리트 강도변화에 큰 영향을 받습니다.
- 콘크리트 기둥은 보에 비해 큰 재하면적을 가집니다.
- 파괴 시 야기되는 손실이 더 큽니다.
하중계수와 하중조합[KDS 14 20 10]
강구조물과 달리 적용하던 하중계수를 통일함.
철근콘크리트구조물을 설계할 때는 아래에 제시된 하중계수와 하중조합을 모두 고려하여 해당 구조물에 작용하는 최대 소요강도에 대하여 만족하도록 설계되어야 합니다.
U = 1.4(D + F) ------------------------------------------------------------------------- (식 1)
U = 1.2(D + F + T) + 1.6(L + αhHv + Hh) + 0.5(Lr 또는 S 또는 R) ------- (식 2)
U = 1.2D + 1.6(Lr 또는 S 또는 R) + (1.0L 또는 0.65W) --------------------- (식 3)
U = 1.2D + 1.3W + 1.0L + 0.5(Lr 또는 S 또는 R) ----------------------------- (식 4)
U = 1.2(D + Hv) + 1.0E + 1.0L + 0.2S + (1.0Hh 또는 0.5Hh) -------------- (식 5)
U = 1.2(D + F + T) + 1.6(L + αhHv) + 0.8Hh + 0.5(Lr 또는 S 또는 R) --- (식 6)
U = 0.9(D + Hv) + 1.3W + (1.6Hh 또는 0.8Hh) -------------------------------- (식 7)
U = 0.9(D + Hv) + 1.0E + (1.0Hh 또는 0.5Hh) --------------------------------- (식 8)
다만, αh는 연직방향 하중 Hv에 대한 보정계수로서, h ≤ 2m에 대해서 αh = 1.0이며, h > 2m에 대해서 αh = 1.05 - 0.025 ≥ 0.875입니다.
차고, 공공집회 장소 및 L이 5.0kN/㎡ 이상인 모든 장소 이외에는 식 (식 3), (식 4) 및 (식 5)에서 L에 대한 하중계수를 0.5로 감소시킬 수 있습니다.
구조물에 충격의 영향이 있는 경우 활하중(L)을 충격효과(I)가 포함된 (L + I)로 대체하여 상기 식들을 적용하여야 합니다.
부등침하, 크리프, 건조수축, 팽창 콘크리트의 팽창량 및 온도변화는 사용구조물의 실제적 상황을 고려하여 계산하여야 합니다.
여기서,
U : 계수하중 또는 이에 의해서 생기는 단면에서 저항하여야 할 소요강도
D : 고정하중, 또는 이에 의해서 생기는 단면력
E : 지진하중, 또는 이에 의해서 생기는 단면력
F : 유체의 밀도를 알 수 있고, 저장 유체의 높이를 조절할 수 있는 유체의 중량 및 압력에 의한 하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
Hh : 흙, 지하수 또는 기타 재료의 횡압력에 의한 수평방향 하중, 또는 이에 의해서 생기는 단면력
Hv : 흙, 지하수 또는 기타 재료의 자중에 의한 연직방향 하중, 또는 이에 의해서 생기는 단면력
L : 활하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
Lr : 지붕활하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
R : 강우하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
S : 적설하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
T : 온도, 크리프, 건조수축 및 부등침하의 영향 등에 의해서 생기는 단면력
W : 풍하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
αh : 토피의 두께에 따른 연직방향 하중 Hv에 대한 보정계수
h ≤ 2m에 대해서, αh = 1.0
h > 2m에 대해서, αh = 1.05 - 0.025 ≥ 0.875
강도감소계수 Ø [KDS 14 20 10]
인장지배단면 (0.85)
압축지배단면
- 나선철근 규정에 따라 나선철근으로 보강된 철근콘크리트 부재 (0.70)
- 그 외의 철근콘크리트 부재 (0.85)
- 공칭강동에서 최외단 인장철근의 순인장변형률 εt이 압축지배와 인장지배단면 사이일 경우에는, εt가 압축지배 변형률 한계에서 0.005로 증가함에 따라 Ø값을 압축지배 단면에 대한 값에서 085까지 증가시킵니다.
전단력과 비틀림모멘트 (0.75)
콘크리트의 지압력(포스트텐션 정착부나 스트럿-타이 모델은 제외) (0.65)
포스트텐션 정착구역 (0.85)
스트럿-타이 모델과 그 모델에서 스트럿, 절점부 및 지압부 (0.75), 타이 (0.85)
긴장재 묻힘길이가 정착길이보다 작은 프리텐션부재의 휨단면
- 부재의 단부에서 전달깊이 단부까지 (0.75)
- 전달길이 단부에서 정착길이 단부 사이의 Ø값은 0.75에서 0.85까지 선형적으로 증가시킵니다. 다만, 긴장재가 부재 단부까지 부착되지 않은 경우에는, 부착력 저하 깊이의 끝에서부터 긴장재가 매입된다고 가정하여야 합니다.
무근콘크리트의 휨모멘트 압축력, 전단력, 지압력 (0.55)
댓글