철근콘크리트 구조물의 설계법/ 철근콘크리트 휨 부재 설계법 / 철근콘크리트 부실시공의 사례 및 원인분석

목차

1-1. 개요
1-2. 허용응력 설계법(Working Stress Design)
1-3. 강도 설계법(Strength Design Method)
1-4. 한계상태 설계법(Limit State Design)

본문내용

1. 철근콘크리트 구조물의 설계법

1-1. 개요

철근콘크리트 구조물은 기본적으로 가해지는 하중에 충분히 견디도록 구조물의 단면을 결정하게 된다.
강도설계법(strength design)은 콘크리트와 철근이 받을 수 있는 최대강도를 기준으로 하므로 비선형 범위에까지 이르게 된다. 강도설계법 에 의해서 설계된 부재는 사용하중에서도 필요한 여러 기능을 만족하도록 사용성(serviceability)검토를 규정하고 있는데, 이때 검토하는 것이 처짐, 균열, 그리고 피로거동 등이다.
강도설계법은 하중계수를 통하여 여러 하중의 불확실성을 각각 다르게 반영할 수 있고, 강도감소계수를 통하여 모멘트, 전단, 비틀림, 축력 등 다양한 강도에 대한 계산의 정확성을 달리 반영할 수 있다. 현재 콘크리트 설계의 근간이 되는 ‘콘크리트구조설계’는 강도설계법을 기준으로 하고 있다.
사용성 검토에서는 허용응력설계법 개념이 간접적으로 반영되고 있다. 허용응력설계법(allowable stress design, service load design)은 사용하중 하에서 재료가 허용응력이라고 불리는 응력범위 내에 들도록 설계하는 것이다. 이 범위 안에서는 재료가 탄성거동을 하는 것으로 볼 수 있기 때문에 탄성거동에 기초한 설계방법이 허용응력설계법이다. 허용응력설계법에서는 부재가 파괴가 일어날 때까지의 (안전에 대한) 여유치를 제대로 평가하는 것이 어렵다.

<중 략>

(2) 사용성 한계상태설계 ( 사용하중 상태에서의 구조성능에 대한 것 )
① 과도한 국부손상 : 국부항복, 좌굴, 미끄러짐 또는 균열등으로 인하여 부재 부식하거나 건물에 대한 유지관리가 필요.
② 과도한 처짐이나 회전 : 구조물의 외관, 기능 및 배수기능에 나쁜 영향을 주고 비구조요소에 손상을 줌.
③ 과도한 진동 : 바람이나 적재하중의 분포변화에 의해 발생하며 거주자에게 불쾌감을 주거나 기계장비의 작동에 지장을 줌.

3. 골조의 안정성
(1) 2차효과
건축물에 작용하는 수직하중과 함께 풍하중이나 지진하중등의 횡하중을 골조가 저항해야하는 경우, 가새시스템, 모멘트저항골조 또는 횡력저항요소의 조합 등에 의한 방법으로 저항할 수 있다. 골조는 수직하중과 수평하중이 작용하면 횡변위를 일으킨다. 따라서 변형된 형태의 골조에 수직하중의 작용에 의해 구조부재에 부가적인 2차 휨모멘트와 축력이 발생하며 구조의 횡적 불안정효과를 유발할 수 있다.

참고 자료

(제3판) 철근 콘크리트 / 김종주, 기완서, 서상구, 양승형, 윤선호 공 저 / 구미서관
(제4판) 철근콘크리트구조설계 / 심종성 저 / 구미서관
건축 철근콘크리트 해설 / 장동찬 저 / 기문당
그림으로 보는 콘크리트 보수 및 유지관리 / Peter H. Emmons 저, 조성일 역 / 일광