강도감소계수와 변형률

핵심 정리

강도감소계수는 공칭강도에 곱해 설계강도를 정하는 안전계수다. 재료의 공칭강도와 실제 강도 사이에 생기는 차이, 제작과 시공상의 불확실성을 고려해 공칭강도를 줄이는 값이다. 설계강도는 공칭강도에 이 계수를 곱해 구하므로 계수가 작을수록 설계에 쓰는 강도가 그만큼 낮아진다. 철근콘크리트 강도설계법에서는 철근의 설계기준 항복강도와 밀접하게 연결되어 있다.

강도감소계수의 값은 단면과 부재의 성격에 따라 달라진다. 단면은 순인장변형률의 크기로 압축지배, 변화구간, 인장지배 단면으로 나뉘며, 단면의 종류에 따라 적용되는 값이 달라진다. 그러므로 값을 고르기 전에 단면을 변형률 한계로 먼저 분류해야 한다.

철근량에도 상한과 하한이 있어 단면 설계의 제약이 된다. 전단, 비틀림, 정착구역, 무근콘크리트는 파괴 양상이 달라 각각 다른 값이 정해져 있다. 이들 값은 재료와 부재마다 따로 외워야 하는 항목이다.

값을 외우는 것만으로는 충분하지 않다. 철근의 항복강도가 400MPa이 아니면 압축지배 변형률 한계와 인장지배 변형률 한계가 함께 바뀐다. 그래서 숫자 하나만 기억하면 선지가 정한 철근 조건을 놓친다.

값을 고르는 순서를 정해 두면 선지를 빠르게 가를 수 있다. 먼저 대상이 재료인지 부재인지 확인하고, 다음으로 단면이 어느 구간인지 보고, 마지막으로 철근 항복강도 조건을 본다.

자세히

재료·부재별 강도감소계수

무근콘크리트의 휨모멘트·압축력·전단력·지압력에는 취성 파괴를 고려해 가장 작은 강도감소계수를 적용한다. 이는 취성 파괴를 막는 보수적 값이라고 이해하면 된다.

중심축 인장재의 유효순단면 파단한계상태에서 강도감소계수 φt는 0.75이다. 이 값은 유효순단면의 파단에 대한 것이므로 다른 한계상태의 값과 섞어 쓰지 않는다.

포스트텐션 정착구역의 강도감소계수는 0.85이다. 전단력과 비틀림모멘트에 대한 강도감소계수는 0.75이다.전단력과 비틀림모멘트에 대한 강도감소계수는 0.75이다.

0.75는 인장재의 파단과 전단·비틀림에 나뉘어 있고, 0.85는 인장지배 단면의 콘크리트와 포스트텐션 정착구역에 나뉘어 있다. φt가 인장재의 파단 한계상태에, 전단·비틀림 값이 전단력과 비틀림모멘트에 적용된다는 점에서 두 0.75는 대상이 다르다. 숫자만 외우면 대상을 바꾼 선지에서 틀리기 쉽다. 무근콘크리트는 숫자가 주어지지 않으므로 ‘가장 작은 값’이라는 표현으로 기억해야 한다. 정착구역의 0.85와 인장지배 단면의 0.85도 적용 대상이 달라 같은 값으로 묶어 판단하지 않는다.