[논문]하중계수 및 강도감소계수

이재훈; 박홍근

doi:10.22636/mkci.2003.15.6.22

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문제 정의

6 W를 추가하므로 외형상으로는 풍하중 계수가 증가한 것으로 보이지만, 사실상 계수 풍하중은 거의 동일하다. 이것은 방향성 계수(directionality factor)의 적용에 관한 통일을 목적으로 한 것이다. ASCE 7-98®과 IBC 200(沪에서는 풍향을 고려하여 0.

제안 방법

ACI 318-99에서는 휨모멘트와 압축력이 동시에 작용하는 부재는 설계축력 강도( P”)를를 기준으로 하여 강도 감수계수를 적용한다. 즉, O.l/e'Ag 또는 饱0(설계균형하중)의 설계축력강 도( SPn)를 기준으로 하여, 그 이상의 축력에 대하여는 압축에 대한 강도 감수계수를 적용하고 그 이하의 축력에 대하여는 강도 감소계수의 변화구간으로서 축력의 크기에 따라 휨에 대한 강도 감수계수까지 직선보간한다. 구체적으로 말하면, 철근의 항복강도 九가 420 MPa 이하이고 철근의 배치가 대칭이며 인장철근과 압축 철근 사이의 거리가 0.
이러한 강도감소계수 적용 방법을 채택함에 따라, 휨 부재와 기 둥 부재를 구분하고 또 축력에 따라 강도감소계수를 달리 적용하던 기존의 방법 대신에 휨모멘트, 인장력. 압축력이 각각 작용하거나 혹은 이들 힘이 조합하여 작용하는 경우에도 공칭강도에도 달할 때의 철근의 순인장변형률을 기준으로 하여 일관되게 강도 감소계수를 적용하도록 하였다.<그림 1>에서는 철근의 항복강도 & 가 420 MPa인 경우, 순인장변형률 0.
휨 부재 및 휨모멘트와 압축력이 동시에 작용하는 부재에 대하여 최외곽 인장철근의 순인장변형률(net tensile strain)을 기준으로 강도감소계수를 적용함에 따라, 휨 부재의 최대철근비에 대한 규정도 다음과 같이 개정하였다.
국내 토목 분야에서는 대한토목학회에서 제정한 1968년 철근 콘크리트 표준시방서에 강도설계법이 부록에 수록된 후 1983년의 개정판부터 주된 설계법으로 채택되었다. 1983년 콘크리트 표준 시방서에서 강도설계법의 설계편을 처음 제정할 때 ACI 318의 하중 계수 및 하중조합과 강도감소계수를 참조하고 국내의 여건을 감안하여 경험적으로 계수들을 선택한 후 분석과정을 거쳐서 결정하였다. 그 후 1988년과 1996년에 개정하는 과정에서 하중계 수 및 하중조합과 강도감소계수의 값에 변화가 있었으며, 1999년 건축 분야와의 통합하여 콘크리트구조설계기준을 제정하는 과정에서 다시 하중 계수 및 하중조합과 강도감소계수의 값에 변화가 있었다.
휨 부재 및 휨모멘트와 압축력이 동시에 작용하는 부재에 대한 강도감소계수는 1999년 콘크리트구조설계기준의 값을 채택하였고 Calibration을 통하여 강도감소계수의 적용 방법을 제안하였다.<그림 3>은 손혁수 등이 제안한 강도감소 계수의 적용 방법을 나타내는데, SD30, SD35, SD40의 다양한 종류의 철근을 사용하는 국내 현실을 감안하여 압축지배변형률 한계를 항복 변형률로 정의하고 인장 지배변형률 한계는 항복변형 률의 2배로 할 것을 제안하였다.

성능/효과

l/c'Ag 는 부재의 단면적과 콘크리트 강도만을 변수로 취하고 있으므로, 철근비, 철근의 항복응력, 철근의 배치 형태 등과 같은 철근에 관한 변수를 무시한 경험적인 값이라고 할 수 있다. 따라서 기존(ACI 318-99까지)의 적용 방법은 단면력 작용에 따라 강도감소계수를 적용함으로써 휨모멘트와 압축력이 동시에 작용하는 부재에 대한 강도감소계수의 적용 방법이 다소 비논리적이었으며, 휨부재에 있 어서도 연성능력을 실질적으로 고려하여 강도감소계수를 적용하지는 않는다고 할 수 있다
ACI 318-02에서는 하중 계수가 이전보다 감소하게 됨에 따라 전단에 대한 강도감소계수도 역시 감소시킴으로서, 표 10과 같이 전단 파괴에 대한 안전율을 ACI 318-99와 유사하도록 하였으나 결과적으로 안전율이 다소 증가하였다. ACI 318-99는 D와 L에 대하여 하나의 하중조합을 사용하므로 활 하중의 비율이 감소함에 따라 전단에 대한 안전율이 1.

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