최소 철근비 공식 개정 - 보, 휨부재

 

최소 철근비

 

철근비 규정이 바꼈습니다. 최대 철근비, 최소 철근비 모두 개정되었죠. 최대 철근비는 이미 포스팅 했었고, 최소철근비도 했었습니다. 하지만, 최소 철근비에 대해 깊이 있기 다뤄보진 못했었는데요. 이번에 최소 철근비 공식에 대한 근거, 최소 철근비 적용 예외사항, 또 콘크리트 파괴계수 및 균열모멘트까지 정리해봤습니다. 자료 참고하여 주시면 감사하겠습니다.

 

 

최소철근비란

일반적인 휨모멘트에 저항하는 보가 휨 파괴에 도달하지 않기 위해 최소한으로 배근하는 철근을 최소철근이라고 한다. 그 철근량을 최소철근량, 단면적에 최소철근량의 비를 최소철근비라고 한다.

 

최소 철근비 배근 목적

휨부재인 보에 외부하중이 작용으로 휨응력이 발생하면, 콘크리트 단면의 인장연단에 최대 인장응력이 발생한다. 이 최대 인장응력이 콘크리트의 휨인장강도(파괴계수라고도 한다)보다 커지면, 콘크리트 균열이 시작된다. 이때 배근한 최소철근은 휨응력에 대한 콘크리트 최연단의 균열을 억제 또는 보의 파괴를 방지하는 역할을 한다.

쉽게 말해, 보에 발생하는 휨 균열 및 휨 파괴를 방지하기 위해 최소한으로 필요되는 철근이다.

👇휨부재 최대 철근비, 균형 철근비 산정법!

최소철근비 규정

개정되기 전 KCI 규정부터 정리해본다. 그 이유는 최소철근에 대한 이해를 높여주기 위해서이다. 먼저 콘크리트 휨인장강도(파괴계수) 및 균열모멘트의 개념을 알아야 한다.

콘크리트 휨인장강도(fr, 파괴계수)

콘크리트에 균열 없이 유지할 수 있는 최대강도를 말한다. 식으로 표현하면 아래와 같다.

콘크리트 휨인장강도, fr

균열모멘트(Mcr)

휨부재의 인장연단에서 응력이 콘크리트 파괴계수에 도달했을때의 모멘트를 말한다.

균열모멘트 Mr 공식

KCI 규정

기존에 사용되었던 기준이다. 기존식은 균열모멘트에 safety factor 2.5 가 곱해진 강도 이상의 휨모멘트를 발휘하도록 한 것이었다. 이를 철근량 또는 철근비로 풀어 만든 식이 최소철근량, 최소철근비 공식이었다. 식은 아래와 같다. 하지만, 지금은 규정이 바뀌어 사용되지 않는다.

👇최대철근비, 균형철근비 공식 유도

기존 최소철근비 산정 근거

기존 최소철근량, 최소철근비

KDS 규정

균열모멘트에 safety factor 가 곱해진 형태로 개정되었다. 이전 기준은 최소철근비를 바로 구할 수 있어 사용하기 좀 편했던거 같다. 그러나, 변경된 KDS 규정에서는 균열모멘트에 대한 비로 표현되었고, 식은 아래와 같다. 추가로, 변경된 상세한 이유는 아래에 추가하였다.

변경 후 최소철근비

 

 

최소철근비 규정 변경 이유

이전 KCI 기준의 최소철근비가 위와 같이 바뀌었는데, 이유는 다음과 같다. 단면의 형태에 따라 균열모멘트의 satefy factor 가 일정하지 못하고, 1.2~3.0 범위의 안전율 분포를 보였기 때문이다.

즉, 기존 식은 T형 단면을 대상으로 개발되었고 이는 직사각형 단면보와 T형보 등 단면의 형태에 따라 안전율이 달라지는 단점이 있었다는 것이다.

 

최소철근비 예외규정

휨저항 부재이면서 위의 최소철근비를 적용하지 않아도 되는 경우가 있는데, 다음과 같다.

 

① 보 부재 설계시, 요구된 철근보다 1/3 만큼 철근을 더 배근한 경우에는 최소철근비량을 따르지 않아도 된다.

② 단순 슬래브 부재의 경우, 최소철근비와 관계없이 부재 설계 결과에 따른 필요 철근량에 따라 배근할 수 있다. (단, 상부 구조를 지지하는 구조용 슬래브의 경우는 반드시 최소철근비를 따라야 한다)

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이상으로 휨부재의 최소철근비에 대해 알아보았습니다. 최소 철근비가 바뀌면서 왜 바꼈는지 이유, 원래 기준은 어떻게 산정되었는지 근거와 최소철근비 예외사항까지 알아봤습니다. 참고하시기 바랍니다. 감사합니다.

 

아래는 또 바뀐 최대철근비 내용이 있고, 균형철근비 공식 유도 방법 등에 대해 링크로 드리니, 또 챙겨가시기 바랍니다.

👇휨부재 설계 최대 철근비, 균형 철근비 산정하는 방법

👇최대철근비, 균형철근비 공식 유도