압축지배단면과 인장지배단면

정의

압축지배단면과 인장지배단면은 최외단 인장철근의 순인장변형률로 구분한다.

철근이 먼저 늘어나 항복하면 연성 파괴, 콘크리트가 먼저 부서지면 취성 파괴다.

이 구분을 εt로 재는 것이 핵심이다.

판정 기준

판정은 εt 값을 구간별 기준과 비교해서 한다.

εt가 0.005 이상이면 인장지배단면이며 φ는 0.85를 적용한다.

εt가 εty 이하면 압축지배단면이며, 띠철근은 0.65, 나선철근은 0.70이다.

둘 사이는 전이구간이다. φ는 두 값 사이에서 직선으로 보간한다.

순인장변형률 계산

순인장변형률은 닮은꼴 삼각형 비례로 구한다. 식은 εt = 0.003(d−c)/c이다.

유효깊이 d가 500mm, 중립축 깊이 c가 100mm인 보를 보자.

εt는 0.012가 되어 0.005 이상이므로 인장지배단면이다.

중립축이 300mm로 깊어지면 εt는 0.002가 되어 압축지배 경계가 된다.

파괴 형태와 φ 비교

이제 두 단면의 파괴 양상과 φ 값을 표로 비교한다.

인장지배단면은 철근이 먼저 항복해 연성 파괴가 나므로 φ가 0.85로 크다.

압축지배단면은 취성 파괴 위험이 커서 φ를 작게 준다. 띠철근 0.65, 나선철근 0.70이다.

기둥의 φ는 나선철근과 띠철근을 구분해 적어야 한다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 틀리는 실수는 세 가지다.

φ 값을 인장과 압축 방향으로 거꾸로 쓰는 실수가 가장 많다.

중립축 c를 εt 식의 분모와 분자에 잘못 넣는 실수도 흔하다.

전이구간을 무시하고 한쪽으로만 판정하면 틀린다. 세 구간을 모두 확인하자.

정리

앞의 문제 답은 직선 보간이다. 전이구간의 φ는 두 값 사이에서 정한다.

정리하면 인장지배는 φ가 크고, 압축지배는 φ가 작다.

판정의 기준은 최외단 인장철근의 순인장변형률 εt 하나다.