휨부재 설계 최대 철근비, 균형 철근비 산정하는 방법

오늘은 휨부재 설계 및 검토 시에 사용하는 균형 철근비, 최대 철근비에 대해 알아보겠습니다 (KDS 14 최신 기준을 적용하였습니다)

① 균형 철근비
   - 일반적 개념
   - 산정 방법

② 최대 철근비
   - 일반적 개념
   - 산정 방법

 

균형철근비 최대철근비

 

1. 균형 철근비(ρ)

① 일반적 개념

: 균형 철근비는 휨부재에서 압축 연단의 변형률이 극한 변형률에 도달하는 동시에 인장철근의 변형률이 항복 변형률에 도달할 때의 단면을 균형 변형률 상태에 있다고 보고 이때의 철근비를 균형 철근비라고 부른다.

즉, 압축연단의 변형률이 극한 변형률에 도달할 때, 최외단의 철근비 항복 변형률에 도달하는 조건이다

 

 

② 산정 방법 (균형 철근비 공식)

: 아래 공식을 이용하여, 철근 항복 변형률을 적용하여 산정한다. 여기서, 콘크리트 극한변형률을 0.0033으로 가정하였는데 이는 콘크리트 강도에 따라 산정해야 하는 값이다. 

균형철근비 공식

(여기서, α는 콘크리트 등가응력블록의 크기를 나타내는 계수, β1는 콘크리트 등가응력블록 깊이를 나타내는 계수로 0.85이다)

 

콘크리트 극한변형률

콘크리트 극한변형률은 0.0033을 최대로 하여, 콘크리트 강도에 따라 극한변형률을 산정해야 한다. 극한변형률 공식은 아래와 같다.

콘크리트 극한변형률 0.0033

 

2. 최대 철근비(ρ max)

① 일반적 개념

: 인장지배 변형률 한계를 규정함으로써 균형 철근비에 대한 비율로 최대 철근비를 규정하였다. 인장지배 변형률 한계를 규정하고 이에 따른 휨부재의 최대 철근비를 균형 철근비의 비율로 나타낸다.

참고로, 기존에 최대철근비는 인장 지배 변형률의 한계를 규정하지 않았으며 최소 허용 변형률(0.004)을 규정함으로써 최대 철근비를 적용해왔었다.

 

② 산정 방법

: 균형 철근비에 대한 비율로 표시한다. 사용하는 철근항복강도, 균형철근비를 확인하여 최대 철근비를 산정하면 된다. 예를 들어, 일반적으로 사용하는 철근 400MPa 의 경우, 철근의 압축지배 변형률 한계는 0.002 이고, 최외단 철근의 변형률 한계는 0.005로 최대 철근비는 0.625 x 균형철근비가 되겠다. 상세한 내용은 아래 표를 참고하면 된다.

 

휨부재 최대 철근비

 

이상으로, 휨 부재 설계 시 적용하는 균형 철근비와 최대 철근비를 알아보았습니다. 다음에 또 좋은 자료로 포스팅하겠습니다, 감사합니다

 

최대철근비 공식 유도 및 최소철근비에 대해 KDS 최신 자료로 정리했습니다, 챙겨가시기 바랍니다

최대철근비, 균형철근비 공식 유도

최소 철근비 공식 개정 - 보, 휨부재

기둥(압축)부재 최대, 최소철근비