기둥-보 강도비

정의

기둥-보 강도비는 접합부에서 기둥 휨강도 합을 보 휨강도 합으로 나눈 값이다.

이 값이 1.0 이상이어야 기둥이 보보다 강한 강기둥-약보 거동을 확보한다.

기둥 강도는 축력을 고려해 계산하며, 실무에서는 모멘트비라고도 부른다.

붕괴 모드

소성힌지는 부재가 항복 후에도 회전 변형을 허용하는 위치다.

강기둥-약보는 힌지를 보 단부에 분산하고, 약기둥-강보는 기둥에 집중시킨다.

기둥에 힌지가 한 층으로 모이면 한 층 전체가 무너지는 층 붕괴가 일어난다.

계산 절차

강도비는 접합부 상하 기둥 강도 합과 보 강도 합을 비교해 구한다.

보는 Ry를 곱해 기대강도로 키우고, 기둥은 축력을 빼서 작게 잡는다.

기둥 축력이 클수록 기둥 소성휨강도가 줄어 강도비가 불리해진다.

예제 계산

축력 Pu가 4,000 kN 작용하는 외부 접합부 기둥으로 계산한다.

축력비는 약 135.4 MPa이고, 축력을 반영한 기둥 소성휨강도는 702 kN·m이다.

상하 기둥 합은 1,404 kN·m이고, 보 기대 소성휨강도는 1,573 kN·m이다.

강도비는 0.89로 1.0 미만이어서 강기둥-약보 요건을 만족하지 못한다.

채점 포인트

보 강도는 Ry를 곱한 기대강도로 계산해야 하며, 빠뜨리면 감점된다.

기둥 축력에 의한 감소를 무시하지 않고, 상하 기둥을 합산해 비교한다.

마지막에는 강도비가 1.0 이상인지 판정하는 문장으로 답을 마무리한다.

정리

직전 문제의 정답은 감소한다. 축력이 커지면 기둥 소성휨강도가 줄어든다.

강기둥-약보는 에너지를 여러 층의 보 힌지에 분산시키는 설계 원리다.

시험에서는 모멘트비 계산과 판정, 붕괴모드 도시를 함께 묻는다.