그림 3.2 연화 콘크리트의 유효압축강도

3.3.6 연화콘크리트

 

콘크리트의 인장강도는 압축강도의 1/10 정도로 아주 작기 때문에 평면 요소는 초기 응력 단계에서 인장 주응력의 직각 방향으로 균열이 쉽게 발생한다. 균열 발생 후에는 균열로 구획된 콘크리트 경사 스트럿(strut)이 형성되어 압축력에 저항한다. 그런데 콘크리트 압축 스트럿은 균열이 발생되어 교란된 상태에서 압축력에 저항하고 있다.

 

이러한 상태에 놓인 콘크리트의 압축강도는 직각 방향 구속 효과와는 반대로, 직각 방향 인장에 의해 압축강도가 현저하게 낮아지는 연화 효과(Softening effect)가 나타난다.

 

균열이 발생한 후 균열 면에서는 콘크리트 인장응력이 전달됮 않으며 철근이 모든 인장력을 담당하낟. 반면 균열과 균열 사이 콘크리트에 배치된 철근의 부착에 의해 인장력과 변형이 전달된다. 특히, 철근의 신장에 따라 큰 인장 변형이 유발되어 압축대 콘크리트는 연화된다. 이처럼 연화된 콘크리트는 그 압축강도가 크게 낮아지며, 이때 나타나는 최대 강도를 콘크리트 유효압축강도(effective compressive strength)라고 하고, f_c2,max로 표시한다.

 

Vecchio and Collins

 

 

콘크리트 내부에 배치된 철근이 항복하여 소성 상태에 놓인 경우에는 콘크리트 강도 등급에 따라 일정한 유효 강도 값을 갖는다.

 

만약 복부 철근이 한계상태에서 항복하지 않는 경우에는 위 식을 적용할 수 없다. 직각 방향 변형률이 0이면 1축 압축 상태에 해당하는 경우로 유효강도는 0.85f_ck가 되며, 항복 변형률일 때의 유효강도는 νf_ck가 된다. 따라서 철근의 응력 크기에 따라 콘크리트 최대 유효강도를 νf_ck와 0.85f_ck 사이의 값을 갖도록 선형 보간으로 정할 수 있다.

 

ν = 0.6(1-f_ck/250) 압축강도 유효계수

그림 3.22 연화 콘크리트의 유효압축강도

 

 

콘크리트구조 한계상태설계법

김우 저