철근 콘크리트 슬래브 기본 핵심 이론

본문내용

멘트로 취하되, 순경간을 고정단으로 보고 고정단 휨모멘트보다 작게 해서는 안된다.
3.5 전단에 위험한 단면
- 1방향 슬래브는 보와 같으므로 전단에 위험한 단면은 받침부에서 만큼 떨어진 곳이다.
- 2방향 슬래브는 받침부에서 d/2 만큼 떨어진 곳이 전단에 위험한 단면이다.
3.6 전단설계
1방향 슬래브는 보와 같으므로 다음 식이 성립되어야 한다.
[그림] 모멘트와 전단력 계수
3.7 구조세목
(1) 슬래브의 두께 : 100mm 이상 (과다한 처짐을 방지하기 위함)
(2) 주철근의 간격 : 주철근은 정(+)철근과 부(-)철근을 말하며, 배치 간격은 다음과 같다.
a. 최대 휨모멘트가 일어나는 단면의 경우 : 슬래브 두께의 2배 이하, 300mm 이하
b. 기타 단면의 경우 : 슬래브 두께의 3배 이하, 400mm 이하
▶ 가 300MPa 이상인 경우는 휨 균열이 허용 균열폭 내에 들도록 인장철근을 배근해야 한다.
[표] 주철근의 중심간격 제한조건
위 치
중심간간격
최대 휨모멘트
① 슬래브 두께의 2배 이하
② 300mm 이하
기타
① 슬래브 두께의 3배 이하
② 400mm 이하
(3) 배력 철근
- 효과
a. 주철근의 직각 방향에 배치하여 주철근의 간격을 유지시켜 준다.
b. 콘크리트의 건조수축이나 온도변화에 대한 영향을 감소시킨다.
c. 균열을 분포시킨다.
- 배력 철근(건조 수축 및 온도 철근)의 철근비
다음 값 이상이라야 한다.
a. 항복강도가 400MPa 이하인 이형 철근 또는 용접철망을 사용할 때 -> 0.0020 이상
b. 0.0035의 항복변형률에서 측정한 철근의 항복강도가 400MPa을 초과할 때 이상 (단, 0.0014 이상이라야 한다.)
- 간격: 슬래브 두께의 5배 이하, 400mm 이하
4. 2방향 슬래브의 설계
2중 곡률(double curvature)로 휘고 서로 직교하는 2방향으로 주철근을 배치한 슬래브로서 단 경간 S와 장 경간 L의 비가 다음과 같을 때 2방향 슬래브라 한다.
4.1 하중 분배
2방향 슬래브에 하중이 작용할 때 긴 변과 짧은 변이 부담하는 하중 비율은 다음과 같다.
(1) 집중 하중 P가 작용 할 때
a. 중앙점의 최대 처짐 :
b. 긴변이 부담하는 하중 :
c. 짧은 변이 부담하는 하중 :
(2) 등분포 하중 w가 작용할 때
a. 중앙점의 최대 처짐 :
b. 긴 변이 부담하는 하중 :
c. 짧은 변이 부담하는 하중 :
[그림] 2방향 슬래브의 하중 분담
4.2 휨모멘트의 계산
최대 휨모멘트 :
4.3 전단 거동과 계산
(1) 2방향 슬래브가 보 또는 벽체로 지지된 경우
보와 같으며 전단 보강이 거의 필요 없다.
(2) 플랫 슬래브나 평판 슬래브처럼 보 없이 지지된 경우
전단력이 크고 복잡하므로 이 때는 다음 2가지 중에서 불리한 것으로 결정한다.
a. 1방향 작용을 하는 경우
2방향 슬래브일지라도 폭이 넓은 보와 같이 작용하는 슬래브나 확대 기초에서 사인장 균열이 전폭에 걸쳐 일어난다고 생각될 때에는, 그 전단 계산은 보의 경우에 따른다. 이러한 경우의 전단 계산은 4장에 따르며, 전단에 위험한 단면은 받침부에서 만큼 떨어진 단면이다.
b. 2방향 작용을 하는 경우
2방향 배근의 슬래브나 확대 기초에서 2방향 작용으로 인하여 사인장 균열이 집중 하중 또는 집중 반력의 주위에서 절두 원추형이나 각주형으로 일어난다고 생각될 때, 그 전단계산은 다음 절에 따라야 한다.
이 때 위험단면은 [그림]에 보인바와 같이 집중하중이나 집중반력을 받는 면의 주변에서 d/2 만큼 떨어진 주변 단면이다.
4.4 2방향 작용에 대한 전단강도
전단을 받는 2방향 슬래브는 1방향 슬래브와 마찬가지로 다음 식을 만족시켜야 한다.
(1) 전단 보강 철근을 두지 않는 경우
이 경우의 전단 설계는 윗 식에서 이므로
이 때 단면의 공칭전단강도 은 다음 식으로 계산되는 이하라야 한다.
여기서, : 집중하중이나 집중반력의 작용면에서 긴 변과 짧은 변의 비 ()
: 위험 단면의 주변 길이 (=2x+2y)
[그림] 펀칭전단에 대한 위험 단면
(2) 전단 보강 철근을 둘 경우
이 경우는 다음 관계를 만족해야 한다.
계수 전단력 가 를 초과하면, 즉
이면 전단보강철근을 배치해야 한다. 이 때 전단보강 철근이 부담하는 전단력 및 간격 는 “5장 보의 전단설계”에 제시되어 있는 식을 이용하여 계산한다.
그러나 은 을 초과해서는 안된다. 즉 전단 보강 철근을 둘 경우 은 다음 범위에 있어야 한다.
4.5 직접설계법
■ 직접 설계법의 사용을 위한 전제 조건
(1) 각 방향에 3개 이상의 연속 경간.
(2) 패널(panel)은 긴 경간의 짧은 경간에 대한 비가 2 미만인 직사각형.
(3) 각 방향에 연속되는 경간 길이(받침부 중심과 받침부 중심사이 거리)는 긴 경간의 1/3 이상 차이가 있어서는 안 된다.
(4) 기둥은 어느 측에 대해서도 연속되는 기둥의 중심선으로부터 경간 길이의 10%이상 벗어날 수 없다.
(5) 모든 하중은 연직 하중으로서 패널 전체에 걸쳐 균일하게 분포하는 것으로 하며 활하중은 고정하중의 2배 이하라야 한다.
(6) 보가 모든 연단에서 패널을 지지할 때에는 서로 직교하는 보의 상대 강성이 0.2 이상 5.0 이하라야 한다.
(7) 연속 휨 부재의 負 모멘트 재분배는 직접 설계 법을 사용할 때 슬래브 구조 에는 적용 하지 않는다.
▶ 보가 있는 2방향 슬래브의 내부 패널 모멘트 분배는 다음과 같이 이루어진다.
즉, 전체 정적 계수 계수 모멘트 는 내부 경간에서 부모멘트부에 를 정모멘트부에 를 분배한다.
4.6 구조세목
(1) 최소 두께
슬래브의 두께는 테두리보를 제외하고, 슬래브 주변에 보가 없거나 보의 강성비 이 0.2 이하일 경우 다음 값 이상으로 한다.
a. 지판이 없는 슬래브의 경우 : 120mm
b. 지판을 가진 슬래브의 경우 : 100mm
(2) 철근 간격
위험 단면에서의 철근 간격은 슬래브 두께의 2배 이하 또한 300mm 이하라야 한다.
(3) 철근의 배치
주철근을 배치할 때는 짧은 경간 방향의 하중 부담률이 크기 때문에, 짧은 경간 방향의 철근을 슬래브 바닥에 가장 가깝게 놓는다.
[그림] 2방향 슬래브의 배근

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