건축공학 건축구조 및 설계 보[beam]

본문내용

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(2) 중립축이 복부(웨브)에 위치하는 경우
중립축이 복부에 위치하는 경우, 해석의 편의를 위해 플랜지 부분과 복부 부분으로 나누고, 인장철근도 플랜지철근()과 복부철근()으로 나눈다. 그러므로 플랜지 부분의 공칭모멘트()와 복부부분(직사각형보)의 공칭모멘트()로 구분하여 공칭저항모멘트()를 구한다.
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2.6 보 설계
(1) 일반사항
보 설계는 대체로 ① 재료의 강도 결정 ② 보의 단면 산정 ③ 철근량 산정 ④ 배근방법 결정 등의 네 가지 과정을 포함한다. 보 단면은 일반적으로 최대 휨모멘트의 크기에 의해 결정되나 짧은 경간에서 하중의 크기가 클 때는 전단력에 의해 정해지는 경우도 있다.
(2) 설계에서 고려해야 할 점들
(1) 철근의 피복
철근 피복은 철근을 화재로부터 보호하고 공기와의 접촉에 의해 부식되는 것을 방지하기 위해 필요하며, 철근의 피복두께는 40mm 이상 유지돼야 한다. 보 배근에서는 휨모멘트에 의한 주철근에 전단 보강을 위한 스터럽이 설치되므로 피복두께는 스터럽의 바깥쪽 표면에서 40mm 이상 되어야 한다.
(2) 보의 단면형태와 횡지지 간격
보의 유효깊이()를 크게 하면 저항모멘트가 커지고 처짐을 줄이는데 유리하나 층 높이가 증가한다. 보 폭은 철근 배근 시 적절한 철근 배근과 간격, 피복두께를 유지할 수 있도록 해야 하며, 유효깊이는 보 폭의 2～3배, 실제 1.5～2.5배 범위에서 설계한다. 보의 횡방향 지점간의 거리(횡지지 간격)는 압축플랜지 또는 압축면의 최소 폭 b의 50배 이하로 하며, 이는 횡좌굴을 고려한 것이다.
(3) 철근 배근
철근 배근 시 지름이 작은 철근은 인장응력을 분산시킬 수 있어 균열방지 등에 유리하나 철근 간격이 좁아져 콘크리트 타설에 어려움이 생기고, 지름이 큰 철근은 부착면적이 감소하고 응력이 집중한다.
보 철근 배근은 ① 주근 : D13이상 ② 철근간격 : 2.5cm이상, 철근공칭직경 이상 또는 최대골재 직경의 4/3배 이상 ③ 철근 2단 배근 시 단 사이 간격은 2.5cm이상 상단철근은 하단철근 바로 위 위치 ④ 주요한 보는 전 스팬을 복근 배근 한다. 이러한 조건을 만족하도록 배근 하면, 보의 최소 폭은 그림 8이 된다.
2.7 보의 사용성
(1) 개요
한계상태설계법은 강도에 의한 극한한계상태와 구조기능의 저하로 인한 사용한계상태로 구별된다. 사용한계상태는 과다한 균열, 과다한 처짐, 진동 등을 들 수 있다. 사용성에 대한 검토에서 하중은 하중계수를 적용하지 않은 사용하중으로 하며, 사용하중상태에서 구조체는 탄성거동 하는 것으로 가정하여 탄성이론을 적용한다.
(2) 보 처짐 제한
보나 슬래브의 과다한 처짐은 칸막이벽의 균열과 문, 창문 등의 기능을 저해하고, 방수 등에 문제를 일으키므로 처짐에 대한 제한을 둔다. 그러므로 보나 슬래브의 최소두께를 규정하여 충분한 휨강성을 갖도록 하며 보의 최대 허용 처짐은 표 1과 같고, 최소두께는 표 2와 같다.
부재의 형태
고려해야 할 처짐
처짐한계
과도한 처짐에 의해 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지 또는 부착하지 않은 평지붕구조
활하중()에 의한 순간처짐
l/180
과도한 처짐에 의해 손상되기 쉬운 비구조 요소를 지지 또는 부착하지 않은 바닥구조
활하중()에 의한 순간처짐
l/360
과도한 처짐에 의해 손상되기 쉬운 비구조 요소를 지지 또는 부착한 지붕 또는 바닥구조
전체 처짐 중에서 비구조 요소가 부착된 후에 발생하는 처짐(모든 지속하중에 의한 장기처짐과 추가적인 활하중에 의한 순간처짐의 합)
l/480
과도한 처짐에 의해 손상될 염려가 없는 비구조 요소를 지지 또는 부착한 지붕 또는 바닥구조
l/240
지지조건
종류
단순지지
1단 연속
2단 연속
캔틸레버
큰 처짐에 의해 손상되기 쉬운 칸막이벽이나 기타 구조물을 지지 또는 부착하지 않는 부재
1방향 슬래브
L/20
L/24
L/28
L/10
보 또는 리브 있는 1방향 슬래브
L/16
L/18.5
L/21
L/8
(3) 균열
보에 휨모멘트에 의해 생기는 균열은 수직방향으로 중립축까지 발전하며, 전단에 의해 생기는 균열은 사인장응력에 의해 생기므로 경사방향으로 중립축 또는 압축역까지 발전하는 경우가 있다. 이밖에도 균열은 부착응력, 건조수축, 부동침하, 수화열, 철근의 부식 등에 의해 생기며 균열 폭은 철근의 응력과 지름에 비례하고 철근비에 반비례한다. 균열폭() 계산은 거글리-루츠 방정식(Gergely-Lutz)이 통용된다. 건물의 허용 균열폭은 건조 환경에서 0.4mm, 습윤환경에서 0.3mm이다.

키워드

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