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1[9급 지방직 토목설계] 19년 1회차
KDS(2016) 설계기준에서는 휨부재의 최소 철근량으로 다음 두 가지 식으로 계산한 값 중에서 큰 값 이상을 사용한다. 이 두 가지 식을 함께 사용하는 이유는? (단, fck는 콘크리트의 설계기준 압축강도이며, fy는 철근의 설계기준 항복강도, bw는 단면의 폭, d는 단면의 유효높이이다)
1
인장철근량을 가능한 한 줄여 휨부재의 연성파괴를 유도하기 위함이다.
2
사용 콘크리트의 압축강도가 커짐에 따라 취성이 증가하므로 이를 합리적으로 반영하기 위함이다.
3
철근의 강도가 커지면 인장철근량을 줄여 연성파괴를 유도하기 위함이다.
4
콘크리트 강도와 철근의 강도를 조절하여 가능한 한 균형단면에 가깝게 하기 위함이다.
해설
두 식을 함께 쓰는 이유는 콘크리트 압축강도가 커질수록 취성이 증가하는 현상을 반영하기 위해서다.
최소 철근량은 균열 발생 순간 철근이 바로 항복·파단되는 취성파괴를 막기 위한 하한이다. 콘크리트 강도가 높으면 균열모멘트가 커지므로 필요한 최소 철근량도 늘어나야 한다.
즉 고강도 콘크리트에서는 강도 항이 들어간 식이 지배해 강도에 비례한 철근량을 확보한다.
- 인장철근량을 가능한 한 줄인다는 설명은 하한을 두는 최소 철근량의 목적과 반대다.
- 철근 강도가 커질 때 철근량을 줄인다는 설명은 두 식 모두에 공통인 분모 항의 효과일 뿐, 두 식을 병용하는 이유가 아니다.
- 균형단면에 가깝게 한다는 설명은 오히려 연성을 해치는 방향이며 최소 철근량 규정의 취지와 무관하다.
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