횡구속 콘크리트

횡구속 콘크리트란

횡구속 콘크리트는 횡방향 철근으로 둘러싸인 콘크리트다.

띠철근이나 나선철근이 콘크리트의 측방향 팽창을 억제한다.

이 구속 덕분에 강도와 연성이 함께 커진다.

구속이 작용하는 원리

콘크리트는 압축을 받으면 포아송 효과로 옆으로 늘어난다.

횡구속 철근이 이 팽창을 막아 측방 압력을 준다.

그 결과 코어는 3축 응력 상태가 되어 강도와 연성이 커진다.

구속 여부에 따른 거동 차이

두 콘크리트는 최대 응력 이후의 거동이 크게 다르다.

비구속 콘크리트는 최대 응력을 지나면 급격히 떨어져 취성으로 파괴된다.

구속 콘크리트는 최대 응력이 커지고 하강 구간도 완만하다.

계산 예제

예제로 일축압축강도 300 kgf/cm² 콘크리트를 본다.

1 kgf/cm²는 약 0.0980665 MPa이므로 300은 약 29.4 MPa이다.

이 값을 Mander 식의 f'c에 대입해 구속 강도 f'cc를 구한다.

실제 설계에서는 구속 철근의 항복과 체적비로 f'l을 먼저 구해야 한다.

헷갈리는 점

가장 흔한 실수는 강도 증가와 연성 증가를 구분하지 않는 것이다.

구속은 최대강도를 높이고, 최대 응력 이후의 변형능력도 크게 높인다.

그래프에서 구속 곡선의 최대점을 비구속보다 낮게 그리면 감점된다.

정리

정답은 높다. 구속 곡선은 최대응력과 그 변형률이 모두 크다.

정리하면 횡방향 철근이 팽창을 막아 3축 응력 상태를 만든다.

그 결과 최대강도가 오르고, 최대응력 뒤의 연성도 커진다.