안녕하세요 오늘은 회방향 철근(후프근)으로 구속된 압축부재의 횡구속 효과에 대해서 글을 작성하려고 합니다. 대부분의 압축부재는 후프근으로 구속되어 있습니다. 이러한 횡구속 효과는 구속되지 않은 부재에 비해 높은강도와 더 큰 연성도를 나타냅니다.
실제로 건축구조기준에서는 횡방향 철근으로 구속된 압축부재의 강도와 변형률이 증가된 응력-변형률 관계를 사용할 수 있도록 수식을 제시하고 있습니다. 해당 내용을 자세히 알아보도록 하겠습니다.
<목차>
-횡구속 효과
- 횡구속효과를 고려한 압축강도 산정
[횡구속효과]
횡구속 효과는 압축으로 인해서 콘크리트가 횡방향으로 팽창하는 것을 억제해주는 효과입니다. 정확히는 심부콘크리트를 구속하므로써 극한상태까지 추가적인 하중에 저항하면서 큰 연성능력을 보여줍니다. 다시 생각해보면 콘크리트가 압축력에 의해 팽창한다는 것은 콘크리트가 인장을 받는 다는것으로 생각할 수 있습니다. 재료의 푸아송비에 따라 부재는 팽창하려하고 콘크리트의 경우 이때 받는 인장력에 매우 취약하기 때문에 구속효과가 없다면 쉽게 균열로 인한 단면손실이 발생할 수 있습니다.
또한, 횡구속 철근(후프근)의 종류는 일반적으로 띠철근과 나선철근이 있습니다. 나선철근이 띠철근에 보다 횡구속효과가 좋습니다. 이것은 나선철근 횡구속이 연속적으로 연결되어 있는 반면 띠철근은 연속적이지 않기 때문에 횡구속이 되어 있지 않은 부분에서 주철근의 좌굴과 심부콘크리트의 파괴가 발생할 수 있습니다.
[횡구속효과를 고려한 압축강도 산정]
횡구속효과를 고려한 압축강도를 산정하는 방법은 건축구조기준(KDS 14 20 20)에 따라 산정이 가능합니다. 물론 별도로 실험을 통해 입증된 경우 실험 결과를 사용할 수 있습니다.
건축구조기준에 제안하는 식은 다음과 같습니다.
아래의 그림을 참고하시면 수식을 이해하는데 더 쉬울것 같습니다.
오늘은 횡방향 철근(후프근)으로 구속된 압축부재의 횡구속 효과와 횡구속된 철근콘크리트의 압축강도를 산정하는 방법에 대해서 알아보았습니다. 특히 횡구속효과는 지진과 같은 횡력에서 구조물의 연성도를 높이는 중요한 개념이라고 생각합니다. 해당 개념을 잘 이해하고 넘어가면 좋을 것 같습니다. 오늘도 글을 읽어주셔서 감사합니다😊
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