기둥의 파괴거동

[아키돈]

킴아카의 테마특강문제풀이교재중 발췌. 

테마 3．

1. 테마제목 : 기둥의 파괴거동

테마에 대한 출제경향분석

(1）파괴거동

(2) 순인장변형률에 의한 단면구분

2. 테마 중요내용　

(1) 기둥의 파괴거동

1) P-M 상관도

① 기둥은 압축부재로 축방향 압축력을 받는 부재이다.

②그러나 축방향 압축력과 휨모멘트를 동시에 받는다.

③ 따라서 기둥의 설계시에는 축방향 압축력과 휨모멘트 고려한다.

④ 부재의 압축력 P와 휨모멘트 M 사이의 관계를 나타낸 그림을 P-M 상관도 또는 기둥강도 상관도라고 한다.

⑤ 그림 P-M 상관도에서 P와 M이 곡선 2007년 기준에서 ABCD안에 들면 기둥은 안전하지만 이곡선 밖에 있으면 기둥은 파괴된다.

⑥ 03년의 기준에서는 하중의 편심거리에 의해 구분하였으나 2007년의 기준에서는 순인장변형률의 크기로부터 압축지배단면, 변화구간, 인장지배단면으로 구분한다.

2) 압축지배단면

① 순인장변형률의 크기 :

② 인장연단의 철근의 변형률이 항복변형률에 도달하기 전에 압축연단의 콘크리트가 먼저 극한변형률 0.003에 도달하여 파괴된다.

③ 압축파괴 또는 취성파괴가 나타난다.

3) 변화구간단면

① 순인장변형률의 크기 :

② 순인장변형률이 항복변형률보다는 크고 0.005 또는 보다는 작은 경우는 변화구간에 속한다.

4) 인장지배단면

① 순인장변형률의 크기 :

② 콘크리트의 압축연단의 변형률이 극한변형률 0.003에 도달하기 전에 인장연단의 철근의 변형률이 인장지배한계 변형률 이상이 되어 파괴된다.

③ 인장파괴 또는 연성파괴가 나타난다.

(2) 03콘크리트 구조설계기준, KBC 05강도설계법 (구기준)

압축 파괴	균형파괴	인장파괴
이면		이면
① 최소편심거리는 단주의 경우로서 나선 철근 기둥일 경우 =0.05t, 띠 철근 기둥일 경우 =0.10t  단, t는 부재 전체의 단면치수, 즉 단면의 가로치수로 mm 단위이다. ② B점은 최소편심거리()에 해당하는 점으로서 편심거리가 최소편심거리보다 작을 경우 충방향 압축력만 작용하는 것으로 본다. ③ A점에서 C점 사이는 가 보다 작아서 모멘트의 영향을 비교적 작게 받아 압축파괴가 일어난다.	① C점과 같이 콘크리트가 변형률(0.003)에 도달함과 동시에 인장철근도 항복 변형률()에 도달하는 상태를 균형파괴라 한다. ② 이때의 축하중을 균형축하중(), 편심을 균형 편심(), 모멘트를 균형 모멘트()라 한다.	C점에서 D점 사이는 가 보다 크므로 모멘트의 영향을 많이 받아 인장파괴가 일어난다.

3. 예상문제

1. 07개정 콘크리트구조설계기준에 의해 단주가 압축으로 지배될 때 순인장변형률( )의 크기는?(단, 는 최외단 인장철근의 항복변형률이다.)

①

②

③

④

답 ①

해설) 휨재 계산기준과 동일한다.

압축지배단면 :

변화구간단면 :

인장지배단면 :

여기서 는 SD400 초과의 인장철근의 경우에 적용한다.

2. 07개정 콘크리트구조설계기준에 의해 단주가 압축파괴로 지배될 때 최외단 인장철근의 순인장변형률의 크기의 최대값은?(단, 인장철근은 SD300으로 한다.)

① 0.0015

② 0.0020

③ 0.0040

④ 0.0050

⑤ 0.0065

정답 ①

해설

3. 07개정 콘크리트구조설계기준에 의해 단주가 인장파괴로 지배될 때 최외단 인장철근의 인장지배 변형률 한계값은 얼마인가?(단, 축방향철근은 모두 SD400이하이다.)

① 0.0015

② 0.0020

③ 0.0040

④ 0.0050

⑤ 0.0065

정답 ④

해설

인장지배단면에 해당되는 최외단 인장철근의 순인장변형률은 SD400 이하인 경우는 0.005이다.