합성보 소성강도

정의

합성보 소성강도는 강재와 콘크리트가 함께 저항하는 휨강도의 한계상태 값이다.

단면 전체가 항복에 도달했을 때 발휘하는 공칭 휨모멘트, 즉 소성모멘트 Mp로 정의된다.

실무에서 설계 휨강도 산정의 출발점이 되는 개념이다.

구성요소

합성보는 강재 보와 콘크리트 슬래브가 전단연결재로 일체화된 부재다.

소성강도 검토에서는 완전합성을 가정하고, 콘크리트는 주로 압축, 강재는 주로 인장을 맡는다.

전단연결재가 수평전단력을 충분히 전달하면 두 재료의 변형률이 연속된다.

소성중립축

단면이 전부 항복하면 위쪽은 압축 응력 블록, 아래쪽은 인장 응력 블록이 된다.

이 두 블록의 힘이 같아지는 축이 소성중립축이다.

소성 해석의 축은 재료 항복력이 같아지는 위치에서 정해진다.

그래서 재료가 다르면 도심축과 일치하지 않는다.

계산 절차

소성모멘트 산정은 힘의 평형식을 먼저 세우는 순서로 진행한다.

강재 인장력 T는 항복강도와 단면적의 곱이다.

C를 T와 같게 놓아 등가응력블록 깊이 a를 구한다. a가 슬래브 두께 이하이면 PNA는 슬래브 안에 있다.

마지막으로 힘의 작용점 거리를 구해 소성모멘트를 계산한다.

완전합성과 부분합성

완전합성은 전단연결재가 콘크리트 압축력 전체를 강재로 전달할 수 있는 상태다.

이때는 전소성 응력분포를 그대로 적용한다.

부분합성은 연결재 강도가 압축력의 한계를 정하므로 계산 결과가 달라진다.

정리

소성모멘트 Mp는 전 단면이 항복했을 때의 휨강도다.

완전합성은 전단연결재로 강재와 콘크리트가 미끄러짐 없이 작용하는 상태다.

완전합성 정모멘트 강도는 압축력과 인장력 중 작은 값으로 정한다.