모멘트 재분배

모멘트 재분배 정의

모멘트 재분배는 연속 휨부재의 휨모멘트를 탄성해석 결과에서 일부 조정하는 설계 기법이다.

큰 모멘트가 걸린 지점의 힘을 옆 경간 단면으로 넘기는 것이 핵심이다.

재분배는 제한 범위 안에서만 허용되며, 재분배 후에도 평형을 만족해야 한다.

소성힌지와 재분배 원리

지점 단면의 휨모멘트가 휨강도에 도달하면 소성힌지가 생긴다.

소성힌지는 모멘트를 더 받지 못하고 회전만 허용하는 힌지처럼 거동한다.

그러면 하중 증가분은 덜 응력받은 경간 단면으로 흘러간다.

이 현상을 설계에 반영한 것이 모멘트 재분배다.

감소율 식과 절차

재분배 정도는 지점 모멘트 감소량을 탄성해석 지점 모멘트로 나눈 비율이다.

여기서 Me는 탄성해석 지점 모멘트, Mr은 재분배 후 설계 지점 모멘트다.

절차는 탄성해석에서 시작해 대상을 고르고, 연성 조건을 확인한 뒤 모멘트를 조정한다.

감소율은 기준이 정한 상한 이하로 제한하고, 조정 후 정적 평형을 반드시 확인한다.

적용 대상과 연성 조건

재분배는 연속 휨부재와 연속 슬래브에만 적용하는 것이 원칙이다.

연속 휨부재는 인접 경간으로 모멘트를 옮길 수 있어 적용 대상이 된다.

기둥은 축력과 상호작용하므로 재분배 효과가 제한되어 적용하지 않는다.

정정 구조는 여분 구속이 없어 재분배할 여력이 없으므로 적용하지 않는다.

재분배량은 최외단 인장철근 순인장변형률이 최소 허용값 이상일 때만 허용된다.

과다철근보는 취성파괴가 먼저 일어나 재분배를 기대할 수 없다.

계산 예제

탄성해석 지점 모멘트 200 kN·m에 재분배율 20%를 적용하는 가상의 예다.

재분배 후 지점 모멘트는 탄성해석 값에 (1 − β)를 곱해 구한다.

계산하면 재분배 후 지점 모멘트는 160 kN·m가 된다.

지점 모멘트가 줄어든 만큼 경간 모멘트는 늘어나며, 재분배율은 기준 상한 이하로 쓴다.

정리와 확인 문제

정리하면 재분배는 연속 휨부재의 지점 모멘트를 줄이고 경간 모멘트를 늘리는 과정이다.

재분배는 선형탄성해석 결과에서 출발하며, 연성 조건이 먼저 만족되어야 한다.

기둥과 정정 구조물은 제외하고, 재분배량은 기준이 정한 한도 안에서만 정한다.

시험에서는 정의, 해석 기준, 제한 조건, 이유를 빠짐없이 쓰는 것이 중요하다.