휨인장철근의 최소철근량 검토 KDS 24 14 21

휨인장철근의 최소철근량 검토 KDS 24 14 21

KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)
4.6 부재상세
4.6.2 보
4.6.2.1 주철근
(1) 해석에 의해 인장철근 보강이 요구되는 보의 모든 단면에 대하여 아래의 예외 경우를 제외하고는 식 (4.6-1)과 식 (4.6-2)에 의해서 계산된 값 중 큰 값 이상으로 하여야 한다. 균열제한이 필요한 경우에는 4.2.3.2의 균열제한을 위한 최소 철근 단면적보다는 많이 배치하여야 한다.

(4.6-1)

(4.6-2)

예외 경우
① 플랜지가 인장상태인 정정 구조물에 대하여 철근의 단면적 Aₛ,ₘᵢₙ 은 위의 식 (4.6-1)과 식 (4.6-2)에서 b 와 2bw 중 작은 값을 대입하여 계산되는 단면적 이상으로 하여야 한다.
② 부재의 모든 단면에서 해석에 의해 필요한 철근량보다 1/3 이상 인장철근이 더 배치되는 경우는 위의 식을 따를 필요가 없다.
③ 두께가 균일한 구조용 슬래브의 기초판에 대하여 경간방향으로 보강되는 인장철근의 최소 단면적은 필요한 수축철근량과 같아야 한다. 철근의 최대간격은 슬래브 또는 기초판의 두께의 3배와 450mm 중 작은 값을 초과하지 않도록 하여야 한다.
(2) (1)의 규정을 만족하지 않는 철근 단면적 또는 긴장재 단면적이 배치된 단면은 무근 콘크리트 단면으로 간주하여야 한다.


도로교설계기준(한계상태설계법)해설 2015년
[해설]
(1) 인장철근을 매우 적게 배근한 철근콘크리트 단면의 휨강도는 콘크리트 후미인장강도를 이용하여 계산한 무근콘크리트 단면의 휨강도(균열 휨강도)보다 낮을 수 있다. 이러한 경우 그 보에는 급작스러운 파괴가 일어날 수 있다. 이러한 파괴를 방지하기 위해서는 최소량의 인장철근 보강이 필요하며, 정 휨모멘트 부분과 부 휨모멘트 부분에 모두 필요하다. 콘크리트의 인장 강도와 철근의 항복강도를 이용하여 최소 철근 단면적을 이론적으로 구하는 것은 어렵지 않으나, 인장 강도 변화가 크므로 경험에 의해서 안전한 사용이 보장된 ACI 318을 따랐다. 이 조항에 의한 최소 철근 단면적과 균열제한을 위하여 필요한 최소 철근 단면적은 적용되는 하중상태가 각각 극한 한계상태와 사용 한계상태로 다느라, 결과적으로 두 조건을 모두 만족하여야 하므로 필요한 경우 둘 중 큰 값 이상으로 배근하도록 한 것이다.

• (가)플랜지가 인장을 받는 경우, 계산상 철근 콘크리트 단면의 휨강도가 무근콘크리트 단면의 휨강도와 같도록 하려면 직사각형 단면이나 플랜지가 압축을 받는 단면의 철근 단면적의 2배 정도를 인장 철근으로 배근하여야 한다. 특히 모멘트가 재분배될 가능성이 없는 캔틸레버 등 정정 구조물은 더 많은 양의 최소 철근 단면적이 필요하다.
• (나) 부재의 모든 단면에서 철근량이 해석상 필요한 값보다 1/3이상 더 많은 경우에는 식 (5.12.1)과 식(5.12.2)에 규정된 철근량이 과도할 정도로 많은 양을 규정하기 때문에 이를 반영한 것이다.
• (다) 슬래브의 수축철근량은 해당 쥬정의 수축철근량을 따른다. 그리고 구조체를 지지하는 슬래브와 전면 기초는 이 규정을 따랴야 한다. 그러나 흙에 직접 지지되는 슬래브는 구조물의 다른 부재를 통하여 흙으로 수직하중을 전달하지 않는 한 구조용 슬래브로 간주하지 않으므로 흙에 지지되는 슬래브에 보강이 필요한 경우에는 모든 설계력을 적절히 고려하여 철근을 배치하면 된다. 구조용 슬래브(기초판 포함)에 배치되는 철근의 최대간격 3h는 수축 온도 보강에 대한 간격 5h보다는 작고, 2방향 슬래브 시스템에 대한 2h보다는 약간 큰 절충값이다.

도로교 설계기준(한계상태설계법), 2016 : 일반교량편

KDS 24 14 21 4.6.2.1 (1) ③은 건조수축 및 온도철근량으로 결정된다.

KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)
4.6.15 건조수축 및 온도 철근

4.6.15.1 일반 사항
(1) 일상의 온도 변화에 노출되는 콘크리트 표면 부분과 매스콘크리트에는 건조수축 및 온도변화에 따른 응력에 대한 철근을 배치하여야 한다. 온도철근과 건조수축 철근을 더한 노출면에서의 총 철근량은 다음 절의 규정량 이상이어야 한다.

4.6.15.2 두께 1200mm 이하인 부재
(1) 건조수축 및 온도변화에 대한 보강은 철근, 용접철선망 또는 프리스트레싱 긴장재를 사용할 수 있다.
철근이나 용접철선망의 각 방향별 단면적 는 다음 값을 만족하여야 한다.
As ≥ 0.75 Ag / fy (4.6-29)
여기서, Ag = 부재의 총 단면적(mm2)
fyd = 철근의 설계기준항복강도(MPa)

식(4.6-29)에서 fy로 표현되어 있고 그 아래에 기호 설명에는 fyd로 되어 있다.
이 규정은 ACI318 및 ACI 207.2R-07에 근거한 것이므로 fy가 맞는 것 같다.

(2) 철근은 단면의 양면에 균등 배치하여야 한다. 그러나 두께가 150mm 이하인 부재에는 철근을 1열로 배치해도 좋다. 건조수축 및 온도변화에 대한 철근의 간격은 부재두께의 3배 또는 450mm를 초과하지 않아야 한다. 건조수축 및 온도변화에 대한 보강으로 프리스트레싱 긴장재를 사용할 때에는 손실 발생 후의 유효긴장응력을 기준으로 하며, 검토하는 방향의 전체 단면에 0.75MPa 이상의 평균 압축응력이 작용할 수 있도록 하여야 한다. 긴장재의 간격은 1,800mm나 4.5.3.3에 명시된 간격을 초과하지 않아야 한다. 긴장재의 간격이 1,400mm를 초과하는 경우에는 긴장재가 콘크리트에 부착되어야 한다.
(3) 구조물 벽체와 기초에는 부재의 양면에 양방향으로 간격 300mm 이하의 철근을 배치하되 다음 값을 초과하는 건조수축 및 온도 철근량을 사용할 필요는 없다.
∑ Ab = 0.0015 Ag (4.6-30)

4.6.15.3 두께 1,200mm를 초과하는 부재
(1) 단면의 최소치수가 1200mm를 초과하는 구조용 매스콘크리트는 D19 이상의 철근을 450mm 이하의 간격으로 건조수축 및 온도철근을 배치하여야 하며, 다음 식을 만족하는 철근량을 부재의 양면에 양방향으로 균등배치하여야 한다.
Σ Ab ≥ s (2dc + db) / 100 (4.6-31)
여기서, Ab= 최소철근 단면적(mm2)
s = 철근 간격(mm)
dc = 부재표면에서 가장 근접한 철근 또는 철선의 중심까지의 콘크리트 피복두께(mm)
db = 철근 또는 철선의 지름(mm) (2dc + db)의 값은 75mm를 초과해서는 안 된다.

(2)건조수축 및 온도변화에 대한 보강에 프리스트레싱 긴장재를 사용하는 경우에는 4.6.14.2에 따라야 한다.