강재의 물성과 토목 설계법

소개

강재(철)의 일반적인 성질과
일반적인 토목 설계법의 이론을 간략하게 정리한 자료입니다.

목차

강재의 물성 (물리적 성질)
철의 물성
1. 한계상태설계법
2. 허용응력설계법
3. 강도설계법
4. 내진설계 및 면진설계

본문내용

2. 허용응력설계법
선형탄성 거동을 가정한 콘크리트 및 철근의 응력이 사용하중 하에서 미리 정해둔 콘크리트 및 철근의 허용응력을 넘지 않게 설계하는 방법이다. 콘크리트의 설계기준강도 및 철근의 항복강도에다 일정 안전율을 고려하여 결정한 것이 허용응력이다.
(1)기본가정은 다음과 같다.1) 변형은 중립축으로부터의 거리에 비례한다.2) 콘크리트의 휨 인장응력을 무시한다.3) 콘크리트 및 철근 모두 탄성계수로 하나의 정해진 값을 각각 사용한다.
허용응력설계법에서는 중립축의 위치는 같다. 식을 참고하면 알 수 있다. 즉, 균열이 생기면 중립축의 위치는 하중의 증가에 무관하게 일정하다. 이는 강도설계법에서 하중이 증가하면서 중립축의 위치가 변하는 것과 차이가 있다. 허용응력설계법은 선형거동을 하는 범위에서만 적용해야 의미가 있으며, 공칭강도의 개념이 없다. 따라서 부재에 대한 파괴강도는 계산되지 않고, 주어진 하중에 대한 변형률 및 응력만 계산할 수 있다.
허용응력은 콘크리트에서는 힘의 종류에 따라서 약간씩 다르나 휨에서는 공칭강도의 40%를 이용하고, 철근은 항복강도에 따라서 차이가 있으나 항복강도의 반 정도를 이용한다.
(2)콘크리트구조설계기준의 별도설계법에 나와 있는 콘크리트의 허용응력은 다음과 같다.1) 콘크리트의 각종 허용응력은 설계기준강도 를 기준으로 하여 산정하며, 특히 별도의 규정이 없을 때는 다음 (2)에서 (5)까지의 값을 초과하지 않아야 한다.2) 휨압축연단에서의 허용휨압축응력, fca …………………………………………… 3) 전단① 보, 1방향 슬래브 및 확대기초판(가) 전단보강철근이 없을 때의 콘크리트 단면에서 콘크리트의 허용전단응력, (보다 상세한 계산은 부록Ⅰ의 I.6.4에 따른다.)………………………(나) 전단보강철근과 콘크리트에 의해 허용되는 최대 전단응력……
② 장선구조에서 콘크리트의 허용전단응력, ………………………
③ 2방향 슬래브 및 확대기초판에서 콘크리트 허용전단응력, …………
다만, 는 이하로 취하여야 한다.
4) 허용지압응력, fba① 전단면에 재하될 때 ……………………………………………………………
② 부분적으로 재하될 때……………………………………………………
다만 은 2 이하로 취해야 한다.
5) 허용휨인장응력(무근의 확대기초판과 벽체), fta ……………………………
(3) 철근의 허용응력은 다음과 같다.1) 아래 2)의 경우를 제외하고 철근의 허용인장응력, fsa는 다음 값을 초과하지 못한다.① SD30………………………………………………………………………………150MPa② SD35………………………………………………………………………………175MPa③ SD40………………………………………………………………………………180MPa2) 경간이 4m를 넘지 않는 1방향 슬래브에 배근된 지름 10mm 이하의 휨철근에 대하여……0.5fy다만, 200MPa 이하이어야 한다.
허용응력설계법이 과거의 설계방법이라한다면 한계상태 설계법(limit state design: LSD) 또는 하중-저항계수 설계법(load and resistance factor design: LRFD)은 미래의 설계방법이라고 할 수 있다.
한계상태설계법은 신뢰성이론(reliability)이론에 근거하여 구조물이 특정 사용목적에 적합하지 않은 상태에 도달되는 확률을 허용범위 내로 제한하는 설계법이다. 부재가 최대내력에 도달하거나 처짐, 균열, 진동 등이 커서 사용이 불가하거나 피로하중에 의해서 철근, 콘크리트가 파괴가 일어나거나 하는 것들이 한계상태를 설정하게 된다. 작용하중이나 재료강도에 대한 충분한 통계가 필요하며, 현재 부분안전계수(partial safety factor)를 도입하고 있다. 영국(BS 8110), CEB-FIP Model Code, Euro Code가 채택하고 있다.

참고자료

· 없음