인장강화효과

인장강화효과란

인장강화효과는 균열이 생긴 뒤에도 주변 콘크리트가 인장력 일부를 맡는 현상이다.

그래서 철근의 평균 변형률은 철근 단독일 때보다 작아진다.

영문으로는 Tension Stiffening이며, 합성 인장거동을 이해하는 핵심 개념이다.

균열 단면과 균열 사이

균열 단면에서는 콘크리트 인장응력이 0이 되고 철근이 인장력을 전담한다.

그러나 균열 사이 구간에서는 부착을 통해 인장력이 콘크리트로 다시 전달된다.

그 결과 철근의 평균 변형률은 균열 단면의 철근 변형률보다 작아진다.

이를 식으로 나타내면 평균 변형률이 균열 단면 철근 변형률보다 작다는 관계가 된다.

세 단계의 거동 비교

무근 콘크리트는 콘크리트만 인장을 받아 파괴계수에 이르면 급격한 취성 파괴가 일어난다.

철근 콘크리트는 균열 전 철근과 콘크리트가 합성되어 단면 전체가 선형 탄성으로 거동한다.

균열 후에는 철근이 주로 저항하지만 균열 사이 콘크리트가 인장을 일부 분담한다.

이 마지막 단계의 분담 효과가 바로 인장강화효과이다.

헷갈리는 실수

첫째, 균열 후 인장부 콘크리트를 전부 무시하면 유효 강성이 작게 나와 처짐이 과대하게 산정된다.

둘째, 인장강화는 평균 변형률과 강성에 관한 현상이고, 균열폭은 별개의 값이다.

셋째, 경량콘크리트에서 파괴계수의 계수 λ를 빠뜨리는 실수가 많다.

채점에서는 정의, 분담 메커니즘, 강성 저하 영향, 처짐 관계를 모두 써야 감점을 피한다.

정리와 직접 풀기

정리하면 인장강화효과는 균열 사이 인장부 콘크리트가 인장력 일부를 분담하는 현상이다.

원인은 부착에 의한 응력 전달이고, 결과는 평균 변형률이 작아져 강성이 커지는 것이다.

철근이 항복하면 이 효과가 줄어들어 강성이 급격히 떨어진다.

정답 확인

정답은 줄어든다. 철근비가 클수록 인장강화 효과가 작아진다.

합성 거동, 부착, 평균 변형률을 연결하면 인장강화효과를 설명할 수 있다.