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문제 정의
- ACI 318-02와 이후 기준에 제시된 인장 지배 단면의 보강근에 대하여 제한이 따르는 휨부재는 현재 허용 가능한 거동에 대한 기준을 수립하기 위하여 조사되었다. 항복강도 400 MPa및 520 MPa인 철근으로 보강된 단면이 검토되었다.
- 본 논문에서 고강도 철근으로 보강된 철근콘크리트 보의 휨 설계를 위한 단순한 설계법을 제안하였다. 보를 설계할 때 고강도강재는 이상화된 탄소성 모델에 근거하였으며 탄성계수 200 GPa및 항복강도 660 MPa로 하였다.
- 제안된 항복강도 690 MPa급 고강도 재료에 대한 구성모델의적합성을 평가하고 고강도 철근으로 보강된 인장지배 및 압축지배 단면에 대한 변형률의 허용 한계를 규정하기 위하여 본 해석적 연구가 수행되었다. 보의 거동은 사용수준 및 공칭 휨내력 도달 시점에서 분석되었고, 단면의 거동은 평형 및 적합조건을 적용하여 균열 단면해석을 활용하여 결정되었다.
가설 설정
- 고강도 철근으로 보강된 보의거동을 평가하기 위하여 식(1)과 같은 고강도 철근의 실제 응력-변형률 특성을 간략화하여 적용할 필요가 있다. 고강도 철근으로 보강된 보에 대하여 인장지배 한계 변형률을 0.0066으로 가정함으로써 항복강도 400 MPa 및 520 MPa인 철근으로 보강된 보의 거동과 유사하게 나타났다. <표 2>는 3.
- 예시된 보의 공칭강도는 단순화된 방법을 이용하여 계산되었다. 공칭 휨내력시 철근은 항복한 것으로 가정하고 인장철근이 부담하는 인장력은 590 kN이 된다. ACI에서 제안하고 있는 등가응력블럭을 활용하여 계산된 중립축 깊이 c는 66 mm로 나타났다.
- 항복강도 400 MPa및 520 MPa인 철근으로 보강된 단면이 검토되었다. 사용하중은 평균 하중계수 1.35 및 강도감소계수 0.9를 근거로 산정된 공칭 휨내력의 2/3으로 가정하였다. 항복강도 400 MPa의 철근으로 보강된 예시된 보에 있어서 주근의 한계단면은 4,610 mm2으로 산정되었다.
- 예시된 보의 단면은 305 mm × 760 mm, 경간 12,200 mm인 단순보이다. 콘크리트의 압축강도는 34 MPa로 가정하고 고강도 철근으로 보강된 보의 경우 콘크리트 압축강도는 28 MPa에서 69 MPa로 가정하였다.
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