곡률연성비 및 인장철근량

곡률연성비란

곡률연성비는 휨을 받는 보가 무너지기 전까지 얼마나 변형하는지를 나타낸다.

극한 곡률 φu를 항복 곡률 φy로 나눈 값이다.

값이 크면 붕괴 전에 변형 여유가 커서 연성적으로 거동한다.

파괴 형태 세 가지

철근비 ρ에 따라 보의 파괴 형태가 세 가지로 나뉜다.

과소철근보는 철근이 먼저 항복하여 큰 변형 뒤 연성 파괴가 일어난다.

균형보는 철근 항복과 콘크리트 한계변형률이 동시에 도달하는 상태다.

과다철근보는 압축 콘크리트가 먼저 파괴되어 취성 파괴가 일어난다.

연성이 줄어드는 원리

앞 문제의 답은 취성 파괴다. 과다철근 보는 콘크리트가 먼저 파괴된다.

연성이 줄어드는 원리는 평형조건과 적합조건으로 설명한다.

인장철근량이 늘면 인장력 T가 커져 중립축 깊이 c가 깊어진다.

중립축이 내려가면 인장철근의 변형률은 작아지고 항복 곡률 φy는 커진다.

그렇다면 인장철근량을 늘릴 때 곡률연성비는 어떻게 되는지 직접 풀어 보자.

연성 증대 요인

앞 문제의 정답은 감소다. 인장철근량이 많을수록 곡률연성비가 줄어든다.

연성을 높이는 요인은 철근량, 재료강도, 횡보강으로 나누어 본다.

압축철근을 배근하면 중립축이 내려가 압축부 변형 요구가 줄어든다.

고강도 콘크리트와 고강도 철근은 강도를 높이지만 연성을 줄인다.

곡률연성비 평가식

곡률연성비는 철근비와 재료강도로 표현하는 평가식이 있다.

기계적 철근비 w는 철근비 ρ에 철근 항복강도를 곱하고 콘크리트 강도로 나눈 값이다.

식의 기호는 φu 극한 곡률, φy 항복 곡률, w 기계적 철근비, fck 콘크리트 강도다.

식은 문항이 준 식을 그대로 쓰고 단위를 맞춰 푼다.

정리

정리하면 곡률연성비는 극한 곡률을 항복 곡률로 나눈 값이다.

인장철근량이 많을수록 연성은 줄어든다.

그 원리는 평형조건과 적합조건으로 설명한다.

시험은 원리 설명, 연성비 계산, 연성 증대 요인 서술로 자주 나온다.