개념 한 쪽
강도설계법은 구조물이 극한 상태에서도 견디도록 하중에 계수를 곱해 조합한다. 고정하중과 활하중은 각각 다른 계수를 받고, 풍하중과 지진하중은 함께 최대로 더하지 않는다. 조합의 규칙을 정확히 읽는 것이 설계의 첫 단계다.
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출제기준 단원 「강도하중조합 검토」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 하중조합 식 확인 | 1 | 세운 하중조합 식에서 어긋난 것 고르기 |
| 조합 표현 판단 | 1 | 소요강도 식 표현 중 틀린 것 가리기 |
| 계수하중 계산 | 1 | 고정·활하중에 계수를 곱해 합산하기 |
기본 계수하중은 고정하중에 1.2를, 활하중에 1.6을 곱해 더한다. 고정하중 40kN과 활하중 30kN이면 48kN과 48kN을 더해 96kN이 된다. 고정하중 50과 활하중 30이면 60과 48을 더한 값이 된다. 활하중에 더 큰 계수를 쓰는 것은 사람과 가구의 하중이 설계값을 넘을 가능성을 더 크게 보기 때문이다.
하중조합에서는 풍하중과 지진하중을 동시에 고려하지 않는다. 두 하중이 같은 순간에 최대로 작용한다고 보지 않기 때문이다. 조합마다 어떤 하중에 어떤 계수를 붙이는지 정해져 있으므로, 하중의 종류를 먼저 가려내고 계수를 적용해야 한다.
한계상태설계법은 강도한계상태와 사용성한계상태를 나눈다. 강도한계상태는 붕괴나 파괴를 막는 안전성을 다루고, 진동은 사용성한계상태에서 검토하는 서비스 성능 항목이다. 굴뚝처럼 지붕이 없는 독립구조물의 기초는 풍하중과 지진하중을 받지만 적설하중은 고려 대상이 아니다.
학습목표: 계수하중의 뜻과 쓰이는 설계법을 설명할 수 있다.
계수하중 강도설계법 또는 한계상태설계법으로 설계할 때 사용 하중에 하중계수를 곱한 하중이다.
NCS 학습모듈 1403010202 자료조사 · 2-1. 관련 설계기준 검토
하중조합 문제는 계수와 하중의 짝을 바꾸어 놓는다. 고정하중에 1.6, 활하중에 1.2를 적용하거나, 풍하중과 지진하중을 한 조합에 함께 넣으면 틀리다. 진동을 강도한계상태의 항목으로 소개하는 선지도 함정이다. 굴뚝 기초에서 적설하중을 반드시 고려해야 한다고 하는 설명도 어긋난다.
강도설계법에서 하중조합이 옳게 표현되지 않은 것은? (D:고정하중, L:활하중, W:풍하중, E:지진하중)
정답 ② · 강도설계법의 하중조합 중 잘못 표현된 것을 고르는 문제이다. 강도설계법의 대표적 하중조합은 U=1.4D+1.7L이 기본이며, 풍하중이나 지진하중이 포함될 때는 U=0.75(1.4D+1.7L+1.7W) 또는 0.75(1.4D+1.7L+1.8E)와 같이 전체에 0.75를 곱한다.
하중조합에서 풍하중(W)이나 지진하중(E)이 포함될 경우, 전체 하중계수에 0.75를 곱하는 것이 맞으나 지진하중 계수는 1.8이 아닌 1.7이 적용되어야 한다.
철근콘크리트구조의 극한강도설계법에서 하중조합에 따른 소요강도에 대한 표현 중 틀린 것은? (단, U:계수하중, D:고정하중, L:활하중, E:지진하중, W:풍하중)
정답 ① · 극한강도설계법의 하중조합에 따른 소요강도 표현 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 극한강도설계법의 하중조합에서 지진하중과 풍하중은 서로 다른 조합식에 별개로 적용되며, 두 횡력을 하나의 식에 함께 조합하지 않는다.
극한강도설계법 하중조합에서 지진하중(E)은 풍하중(W)과 동시에 고려되지 않으며, ①은 E와 W를 혼동한 잘못된 조합이다.
고정하중이 50MPa 이고 활하중이 30MPa인 경우 극한강도설계법으로 슬래브를 설계할 때 사용하는 계수하중은?
정답 ③ · 극한강도설계법의 계수하중을 구하는 계산 문제이다. 극한강도설계법에서 계수하중은 통상 1.4D 또는 1.2D+1.6L 조합 중 큰 값을 사용하는데, 1.2D+1.6L를 적용하면 1.2x50+1.6x30=60+48=108MPa이고, 1.4D만 적용하면 70MPa이다.
극한강도설계법의 계수하중은 고정하중의 1.2배와 활하중의 1.6배를 합산하여 계산한다.
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