공칭전단강도는 콘크리트가 받는 부분과 전단철근이 받는 부분을 더해 구한다. 콘크리트의 공칭전단강도가 40kN이고 전단철근의 공칭전단강도가 20kN이면 공칭전단강도는 60kN이다. 여기에 전단에 대한 강도감소계수 0.75를 곱하면 설계전단강도는 45kN이 된다.
강도감소계수는 파괴 양상의 연성에 따라 달리 준다. 인장지배단면은 철근이 늘어나면서 파괴 전에 변형이 드러나므로 상대적으로 높은 계수를 적용한다. 압축지배단면은 철근이 많아 갑자기 부서지는 취성 파괴의 위험이 있어 낮은 계수를 적용한다. 전단과 비틀림은 취성 파괴의 성격이 강해 0.75를 쓴다.
전단설계에서는 콘크리트가 부담하는 몫을 과대평가하지 않아야 한다. 전단철근은 콘크리트가 견디지 못하는 힘을 나누어 받는 역할을 한다. 두 강도를 합친 뒤 계수를 곱하는 계산 과정을 지켜야 하며, 강도감소계수 적용을 누락하지 않아야 한다.
공식 교재로 짚기
학습목표: 강도설계법에서 설계용 강도를 거둘 때 감소계수를 곱하는 원리를 설명할 수 있다.
강도설계법 구조부재를 구성하는 재료의 비탄성 거동을 고려하여 산정한 부재 단면의 공칭 강도 에 강도 감소계수를 곱한 설계용 강도의 값
NCS 학습모듈 1403010202 자료조사 · 2-1. 관련 설계기준 검토
예제
전단설계 문제는 계수를 곱하는 순서와 값을 흔든다. 공칭전단강도에 계수를 곱하지 않고 그대로 답하거나, 전단에 0.85를 적용하는 선지가 틀리다. 콘크리트와 전단철근의 강도를 각각 계수로 나누어 더하는 계산도 성립하지 않는다. 인장지배단면에 낮은 계수를, 압축지배단면에 높은 계수를 적용하는 설명도 연성의 원리와 어긋난다.
대표 기출 3문항
KBC2009에 따른 강도감소계수와 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?
휨모멘트와 축력을 받는 부재에 대하여 인장지배단면은 공칭강도에서 최외단 인장철근의 순인장변형률 Et가 인장지배변형률 한계인 0.005 이상인 경우이다.
휨모멘트와 축력을 받는 부재에 대하여 압축지배단면은 공칭강도에서 최외단 인장철근의 순인장변형률 Et가 압축지배변형률 한계인 철근의 설계기준 항복변형률 Ey이하인 경우이다.
인장지배단면보다 압축지배단면에 대하여 더 작은 ø계수를 사용하는 이유는 압축지배단면의 연성이 더 크고, 콘크리트 강도의 변동에 민감하지 않기 때문이다.
나선철근부재의 ø계수는 띠철근 기둥의ø계수보다 크다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · 철근콘크리트 부재의 강도감소계수 적용 원리를 묻는 문제이다. 압축지배단면은 최외단 인장철근의 순인장변형률이 철근의 설계기준 항복변형률 이하인 경우로 연성이 작아 취성파괴의 위험이 있고 콘크리트 강도 변동에 민감하므로 더 작은 강도감소계수를 적용한다.
인장지배단면은 연성이 크고 안전하므로 높은 감수계수를, 압축지배단면은 연성이 작아 낮은 감수계수를 적용한다.
건축구조기준(KBC2009)에 따른 강도감소계수 값으로 옳지 않은 것은?
인장지배단면 : 0.85
압축지배단면 중 나선철근으로 보강된 철근콘크리트부재 : 0.85
전단력 및 비틀림모멘트 : 0.75
포스트텐션 정착구역 : 0.85
정답과 해설 보기
정답 ② · KBC2009 등 건축구조기준에 따른 강도감소계수(Φ) 값은 응력 상태와 부재 종류에 따라 다릅니다. 인장지배단면은 0.90, 전단력과 비틀림은 0.75, 포스트텐션 정착구역은 0.85입니다.
KBC2009 기준 강도감소계수는 인장지배 0.90, 나선철근 보강 압축 0.75, 전단/비틀림 0.75, 포스트텐션 0.85이다.
강도설계법에서 철근콘크리트 부재 중 콘크리트의 공칭전단강도(Vc)가 40kN, 전단철근에 의한 공칭전단강도(Vs)가 20kN일 때, 이 부재의 설계전단강도(øVn)는? (단, 강도감소계수는 0.75 적용)