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1[콘크리트기사 필기] 18년 1회차
아래 그림과 같이 인장철근이 1열로 배근된 단철근 직사각형 보에서 휨에 의한 강도감소계수(ø)를 구하면? (단, fck=28MPa, fy=400MPa, As=4500mm2)
문제 이미지
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0.799
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0.821
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0.831
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0.842
해설

강도감소계수는 ø ≒ 0.799 이다.

그림의 단면은 폭 b = 400mm, 인장철근 중심에서 압축연단까지의 유효깊이 d = 540mm, 철근 중심에서 아래쪽 단까지 60mm(전체 높이 600mm)인 단철근 직사각형 보이며, 인장철근은 1열이므로 dt = d = 540mm 이다.

등가응력블록 깊이: a=Asfyη(0.85fck)b=4500×4001.0×0.85×28×400=189.1 mma=\dfrac{A_s f_y}{\eta(0.85 f_{ck})b}=\dfrac{4500\times400}{1.0\times0.85\times28\times400}=189.1\,\mathrm{mm}
중립축: c=aβ1=189.10.80=236.3 mmc=\dfrac{a}{\beta_1}=\dfrac{189.1}{0.80}=236.3\,\mathrm{mm} (fck ≤ 40MPa 이므로 η = 1.0, β1 = 0.80)
최외단 인장철근 변형률: εt=εcudt−cc=0.0033×540−236.3236.3=0.00424\varepsilon_t=\varepsilon_{cu}\dfrac{d_t-c}{c}=0.0033\times\dfrac{540-236.3}{236.3}=0.00424

fy = 400MPa 이므로 항복변형률 εy = 400/200000 = 0.002 이고, εt = 0.00424 는 0.002와 0.005 사이의 변화구간에 있다. 따라서 직선보간으로 ϕ=0.65+(0.00424−0.002)×0.85−0.650.005−0.002=0.65+0.149=0.799\phi=0.65+(0.00424-0.002)\times\dfrac{0.85-0.65}{0.005-0.002}=0.65+0.149=\mathbf{0.799} 가 된다.

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