압축부재의 설계축강도

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압축부재의 설계축강도

띠철근기둥 / 나선철근 기둥 설계축강도 강도감소계수가 다른 이유 편심을 고려한 계수가 다른 이유 fck에 0.85를 곱하는 이유 구조제한

정답: 첫째, 콘크리트 강도를 설계기준압축강도인 $f_{ck}$를 사용하지 않고 약간 작은 0.85$f_{ck}$를 사용하는 것은 실험실에서 실험할 때의 재하율이 실제 구조물에서 하중이 가해지는 재하율에 비해 매우 빨라 압축강도가 높게 나오기 때문이다. 다시 말하여 똑같은 콘크리트일지라도 재하율이 빠르면 강도가 높게 나오는데, 실제 구조물에 가해지는 재하율은 느린 편이.

둘째, 순수 축압축을 받는 경우 축강도에 이를 때, 즉 콘크리트가 압축 강도에 도달할 때 주철근은 항상 항복한다는 가정에 의해 식이 유도되었다. 콘크리트가 압축강도에 도달하기 전에 철근이 항복하기 위해서는 철근의 항복변형률이 항상 콘크리트 극한변형률보다 작아야 한다. 이러한 이유로 각 설계기준에서는 기둥의 주 철근의 최대 설계기준항복강도를 제한하고 있다. 실제 구조물의 콘크리트와 같이 재하율이 느린 경우에 600 MPa 상한은 문제가 될 수 없다. 그러나 실험실에서 실험하는 경우 고강도철근을 사용하면 위의 식을 사용할 수 없는 경우도 발생할 수 있다. 이러한 철근의 항복강도 제한은 나선철근콘크리트 기둥의 경우 횡구속 효과에 의해 심부콘크리트의 압축파괴변형률이 크게 증가하므로 필요하지 않을 수 있다.

셋째, 최소 편심에 대한 고려로서 철근 기둥의 경우 0.80, 나선철근 기둥의 경우 0.85를 곱하여 축강도를 감소시키도록 하고 있다. 앞서 설명 한 바와 같이 실제 구조물에서는 편심하중이 작용할 수밖에 없으므로 이를 고려하도록 규정하고 있는데, 이전의 구조기준에서는 사각형 형태의 기둥 단면은 최소 편심으로 기둥 변 길이의 10퍼센트, 원형 형태의 단면 은 직경의 5퍼센트로 규정하고 있었다. 그러나 이를 계산해보면 주철근량 에 따라 조금의 차이는 있지만 사각형 기둥이 편심거리 0.1h를 가질 때 강도는 약 80퍼센트로 줄어들고, 원형의 경우 0.05d 편심에 대하여 약 85퍼 센트 정도로 줄어든다. 대부분 나선철근콘크리트 기둥은 원형이고, 철근 기둥은 사각형 이기 때문에 0.85과 0.80을 적용하여 최소 편심을 고려하고 있다.

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