ACI 미국 코드 - 단철근보 설계 모멘트

 

미국 ACI 에 따른 단철근보 설계 휨 모멘트 강도 산정하는 방법에 대해 정리했습니다. 우리나라 KDS 설계법과 동일한 극한 강도설계법을 적용합니다. 그러나, 휨강도를 구하는 계수, 철근 단면적, 단위가 다릅니다. 미국 설계법도 익혀두면 도움이 될거 같아 정리하여 올려봅니다. 도움 되었으면 좋겠습니다.

 

 

미국 철근 규격 및 단면적

미국은 철근 규격이 # No 로 표기합니다. 우리나라처럼 직경 앞에 D를 붙이는 것과는 방식이 다르죠. 각 규격마다 철근 지름과 단면적은 당연히 다르죠. 아래 표에 철근 규격, 지름, 단면적을 참고하시기 바랍니다.

 

철근 규격 (# No)	철근 지름 (in)	철근 단면적 (in²)
# 3	0.375	0.11
# 4	0.500	0.20
# 5	0.625	0.31
# 6	0.750	0.44
# 7	0.875	0.60
# 8	1.000	0.79
# 9	1.128	1.00
# 10	1.270	1.27
# 11	1.410	1.56
# 14	1.693	2.25
# 18	2.257	4.00

 

미국 단위 USCU

미국 ACI(American Concrete Institute) 코드는 USCU 단위를 기본으로 하고 있습니다. 그래서 설계식, 산정식 중 다른 것들이 많습니다. 예를 들어, 탄성계수, 강도감소계수, 철근 항복강도, 콘크리트 항복강도 등등.. 이 다르겠네요.

미국은 기본적으로 길이는 in, ft 단위, 힘은 pound, 응력은 psi 등의 단위를 적용하고 있습니다. 우리나라와 다르기 때문에 단위가 달라서 생소하고 쉽지 않아 보입니다.

우리나라 계산식, 단위에 익숙해져있다면 주의하고 봐야 하겠습니다.

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휨 모멘트 강도 구하기

설계 휨모멘트 강도 ∮Mn를 구하는 방법입니다. 우리나라와 비교해 보면, 등가응력블록 개념 및 유효깊이 a를 구하는 방법은 동일합니다. 그런데, 강도저감계수 ∮ 는 다릅니다.

강도저감계수 ∮

휨모멘트강도의 경우, 강도저감계수 ∮ 가 0.9가 되죠. 물론, 최외단 철근의 변형률에 따라 달라지는 특징은 똑같습니다. 최외단 철근 변형률에 따른 강도저감계수 식도 다르죠. 다른 이유는 기본 개념은 같으나, 단위가 다르기 때문입니다.

강도저감계수 산정식, ∮ = 0.48 + 83ε

 

우리나라는 0.85를 쓰고 있는 반면, 미국은 0.9 계수값을 한도값으로 사용하고 있습니다. 이는 미국 부재 설계방법이 아주 조금은 더 경제적이라고 할 수 있겠네요.

 

 

미국 ACI 코드로 풀어본 설계 휨 모멘트 강도 예제

문제는 상세 풀이는 아래 그림을 참고하여 주시기 바랍니다.

 

이상으로 ACI Code에 맞게 부재 설계를 해봤습니다. 도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.

 

(링크) 미국 기사 FE, 기술사 PE 취득 응시자격

(링크) 미국 USCU 단위계 유래, 정의를 알면 아주 쉬워요

(링크) SI, MKS, USCU 단위 환산 및 변환표 (힘, 응력, 하중, 모멘트)