콘크리트 균열 처짐 최소두께 허용기준

 

철근 콘크리트 균열 및 처짐 계산방법 및 허용기준에 대해 알아봅니다. 콘크리트는 사용성, 내구성, 미관 등의 목적으로 균열을 제한하여 검토해야 합니다. 설계기준인 KDS 기준에서 철근 수량, 철근 간격, 콘크리트 재료, 철근의 최소 피복두께 등을 제한함으로써 균열을 제어하는 방식을 택하고 있는데요. 처짐의 경우, 철근 콘크리트 최소두께를 1방향 구조, 2방향 구조로 구분하여 제한하고 처짐 산정시 부재 형태에 따라 처짐 한계를 두고 있습니다. 이에 대해 자세히 알아볼 겁니다. 상세내용 챙겨가시기 바랍니다.

 

 

1. 콘크리트 균열 규정

콘크리트는 사용성,  내구성, 미관 등의 목적으로 균열을 제한하여 검토해야 한다. 구조기준에서 균열에 따른 사용성을 검토하기 위해서 균열폭을 직접 산정하여 허용균열폭과 비교하는 것 보다 철근 수량, 철근 간격, 콘크리트 재료, 철근의 최소 피복두께 등을 제한 및 검토함으로써 균열을 제어하는 방식을 택하고 있다.

 

1) 허용 균열폭

일반적인 구조물의 경우, 최대균열폭은 0.3mm 이하이다. 물을 담고 있는 구조물의 경우, 즉 수밀성이 요구되는 구조물은 0.3mm 보다 작은 균열허용폭으로 설정해야한다. 또한 미관이 중요한 구조물의 경우도 0.3mm 보다 작은 허용균열폭으로 설정해야할 필요가 있다

👇구조물 종류별 허용균열폭이 따로 있다?

2) 균열 제어 철근

균열제어를 위한 방법으로 온도변화, 건조수축에 의한 추가 보강철근이 필요하다. 이전 글에서 다룬 내용입니다. 아래에 링크를 두었으니 챙겨가시기 바랍니다

👇콘크리트 균열폭 구하는법 (+예제풀이)

 

 

2. 콘크리트 보 처짐

휨을 받는 철근콘크리트 부재는 사용하중 작용시, 구조물 강도나 사용성에 유해한 처짐 및 변형이 발생하지 않도록 설계해야 한다. 처짐을 계산하지 않는 경우, 아래 표에서 정하는 최소 두께를 만족해야 한다. 단, 처짐 계산에 의해 허용 처짐량을 만족하는 경우 아래 표의 최소 두께를 만족할 필요는 없다.

👇단순보 처짐 산정법, 예제 풀이(단기, 장기처짐)

1) 보, 1방향 슬래브 처짐

① 최소두께 적용대상

- 철근콘크리트 보와 1방향 슬래브 및 합성부재
- 철근의 설계기준항복강도 400MPa를 사용한 부재

② 보와 1방향 슬래브의 최소두께 (처짐을 계산하지 않는 경우)

아래 표는 보통중량 콘크리트(2,300kg/m3)와 철근 설계기준항복강도가 400MPa 을 사용한 부재의 경우에 한하는 최소 두께 h 에 대한 값이다. 만약 경량 콘크리트 및 300~600MPa의 철근을 사용할 경우, 아래 최소 두께 h값에서 보정값을 곱하여 재산정하여야 한다.

처짐을 계산하지 않는 부재 최소 두께

 

③ 최소 두께 보정값

- 1,500 ~ 2,000 kg/m3 범위의 단위중량인 콘크리트의 경우, (1.65 - 0.00031 mc)의 보정값을 최소 두께 h에 곱하여야 한다. 단 보정값은 1.09 이상이어야 한다

- 철근 설계기준항복강도가 400MPa이 아닌 경우, (0.43 + fy/700) 의 보정값을 최소 두께 h에 곱하여야 한다

④ 최대 처짐 산정시 유의사항

- 순간처짐은 콘크리트 탄성계수 Ec 를 적용한다

- 순간처짐은 필요시, 유효단면2차 모멘트를 이용하여야 한다 (최대 모멘트가 균열모멘트보다 큰 경우)

- 단순보의 경우, 최대 정모멘트가 작용하는 단면을 기준으로 산정한다. 즉, 단면2차 모멘트 산정시 최대 정모멘트를 기준으로 유효단면2차 모멘트를 산정한다

- 연속부재의 경우, 정모멘트 및 부모멘트에 대한 위험단면의 유효단면2차 모멘트를 구하고, 정/부모멘트에 대한 유효단면2차 모멘트의 평균값을 이용할 수 있다.

 

⑤ 장기처짐

일반적인 해석방법으로 장기처짐을 산정시, 철근 콘크리트 휨부재의 크리프, 건조수축에 의한 장기처짐은 순간처짐에 장기처짐계수를 곱하여 산정한다. 장기처짐계수의 식은 아래와 같다

 

시간경과계수, 압축철근비

위의 설명과 같이, 콘크리트의 건조수축 및 크리프는 추가 처짐의 원인이 된다. 그 밖의 장기처짐 영향요소로는 온도, 습도, 양생조건, 재하시간, 압축철근비, 지속하중의 크기 등이 있다

 

⑥ 최대 허용처짐량

위의 식으로 산정한 장기처짐을 고려한 처짐, 즉 최대 처짐값은 아래 표의 최대 허용처짐 제한값을 만족하여야 한다.

2) 2방향 슬래브

① 내부에 보가 없는 슬래브의 최소두께

슬래브 주변에 보가 없거나, 보의 강성비 α 이 0.2 이하인 경우, 슬래브의 최소 두께는 아래 표를 만족해야 한다

슬래브 최소두께

 

② 강성비 α 가 0.2를 초과하는 보가 슬래브 주변에 있는 경우

슬래브의 최소 두께는 다음 식을 따른다

 

---

이상으로 철근 콘크리트 사용성 검토시 반드시 필요한 균열 및 처짐에 대한 사항을 정리해 봤습니다.

장기처짐 산정 문제를 지난번에 포스팅 했었습니다. 아래 링크로 챙겨가시기 바랍니다. 감사합니다

👇단순보 변위 처짐 구하기(단기, 장기처짐)