2방향 슬래브 설계(내부 보 없음) 엑셀

문서 내 토픽

1. 슬래브 두께 결정

내부에 보가 없고 fy=400MPa, 테두리보가 있는 경우 슬래브 두께는 152mm와 170mm 중 큰 값인 170mm을 기본으로 하되, 뚫림전단을 고려하여 h=200mm로 결정한다. 피복두께 20mm를 고려하여 중심거리 10mm로 설정하면 유효깊이 d=170mm이 된다.
2. 계수 모멘트 산정

계수 하중은 wu = 1.2×6.1 + 1.6×3.0 = 12.1kN/㎡이고, 전체 정적계수모멘트는 12.1×6.0×(5.0)²=227.3kN/㎡이다. 내부경간의 부모멘트 147.7kN·m, 정모멘트 79.5kN·m이고, 단부경간의 내단 부모멘트 159.1kN·m, 중앙 정모멘트 113.6kN·m, 외단 부모멘트 68.2kN·m이다.
3. 주열대와 중간대 모멘트 분담

내부경간에서 보가 없으므로 주열대 내단의 분담률 75%, 중앙부의 분담률 60%이다. 단부경간에서는 테두리보의 비틀림 상수 C를 구하여 비틀림강성비 Bt=0.7을 계산하고, 직선보간으로 주열대 외단의 분담률을 93%로 결정한다.
4. 철근보강 설계

주열대와 중간대의 폭은 b=3,000mm이고, 휨 보강 설계에서 응력 중심거리 jd=0.925d로 가정한다. 약산식과 정확한 식을 이용하여 철근 단면적을 산정하며, 철근비가 0.0020 이하인 경우 건조수축 및 온도철근비에 의해 결정된다. D13 철근을 사용하여 위치별로 배근한다.

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1. 슬래브 두께 결정

슬래브 두께 결정은 구조 설계의 기초가 되는 중요한 단계입니다. 두께는 스팬 길이, 하중 조건, 처짐 제한, 음향 및 단열 성능 등 다양한 요소를 종합적으로 고려하여 결정되어야 합니다. 일반적으로 스팬-두께 비율을 기준으로 초기 두께를 설정한 후, 강도 및 처짐 검토를 통해 최종 두께를 확정합니다. 경제성과 안전성의 균형을 맞추기 위해 설계 기준과 경험 데이터를 활용하는 것이 효과적입니다. 특히 장스팬 슬래브의 경우 처짐 제어가 중요하므로 충분한 두께 확보가 필수적입니다.
2. 계수 모멘트 산정

계수 모멘트 산정은 슬래브 설계에서 가장 핵심적인 단계입니다. 정확한 모멘트 산정을 위해서는 하중의 종류와 크기를 명확히 파악하고, 슬래브의 경계 조건과 지지 방식을 올바르게 반영해야 합니다. 탄성 해석, 소성 해석, 유한요소해석 등 다양한 방법이 있으며, 설계 기준에 따라 적절한 방법을 선택해야 합니다. 계수 모멘트의 정확성은 철근량 결정에 직접 영향을 미치므로, 신중한 검토와 검산이 필요합니다.
3. 주열대와 중간대 모멘트 분담

주열대와 중간대의 모멘트 분담은 양방향 슬래브 설계에서 중요한 개념입니다. 슬래브의 강성 비율에 따라 모멘트가 분배되며, 일반적으로 짧은 방향이 더 큰 모멘트를 부담합니다. 설계 기준에서 제시하는 분담 비율을 적용하거나, 정밀한 해석을 통해 실제 분담 비율을 산정할 수 있습니다. 주열대에 충분한 철근을 배치하면서도 중간대의 최소 철근 요구사항을 만족시켜야 하며, 이는 슬래브의 균형잡힌 거동을 보장합니다.
4. 철근보강 설계

철근보강 설계는 계산된 모멘트에 기반하여 필요한 철근량을 결정하는 과정입니다. 철근의 배치, 간격, 정착 길이 등을 설계 기준에 따라 결정해야 하며, 최소 철근량과 최대 철근 간격 요구사항을 만족해야 합니다. 상부 철근과 하부 철근의 배치를 명확히 하고, 음의 모멘트와 양의 모멘트 영역을 구분하여 설계합니다. 또한 전단 보강, 비틀림 보강 등 추가 보강이 필요한 경우를 검토하여 안전하고 경제적인 설계를 완성해야 합니다.