개념 한 쪽
철근콘크리트는 압축에 강한 콘크리트와 인장에 강한 철근을 합쳐 만든다. 두 재료가 따로 움직이지 않고 함께 힘을 받아야 구조가 성립한다. 강도가 높아질수록 재료가 어떻게 달라지는지, 철근을 얼마나 두껍게 덮어야 하는지도 함께 알아야 한다.
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출제기준 단원 「철근 및 콘크리트재료의 구조적 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 재료 선택 이유 | 1 | 이형철근을 쓰는 주된 목적 고르기 |
| 재료 특성 이해 | 1 | 압축강도가 커도 줄어드는 것 고르기 |
| 합성 거동 이해 | 1 | 철근콘크리트 구조 설명 가려기 |
콘크리트의 압축강도가 높아지면 취성이 커지고 연성은 줄어든다. 강한 재료일수록 힘을 받다가 갑자기 부서지는 성질이 강해진다. 그래서 철근으로 인장을 맡게 해 구조가 미리 무너지지 않고 변형을 견디게 한다. 보강철근이 없는 콘크리트는 취성 거동을 하므로, 연성을 기대하려면 철근이 필요하다.
철근은 콘크리트와 붙어야 힘을 나눈다. 이형철근은 표면의 요철로 부착력을 높여 인장 저항 성능을 키운다. 응력 분담은 단면적비와 탄성계수비에 따라 정해지며, 철근의 탄성계수 약 200GPa와 콘크리트의 20에서 30GPa는 서로 다르다.
피복두께는 철근을 보호하는 콘크리트의 두께다. 흙에 접하여 콘크리트를 친 후 영구히 흙에 묻혀 있는 프리스트레스하지 않는 부재는 최소 피복두께를 75mm로 둔다. 흙과 콘크리트가 직접 닿는 조건에서는 수분과 화학 작용으로부터 철근을 더 두껍게 보호해야 한다. 내구성 기준에서는 굳지 않은 콘크리트의 염소이온량을 0.3kg/m³ 이하로 제한한다.
강도설계법으로 단근직사각형 보를 해석할 때는 압축연단의 변형률을 0.003으로 두고, 응력 평형과 변형률의 일치 조건으로 압축연단에서 중립축까지의 거리 c를 구한다. 철근콘크리트 구조는 철골구조보다 무겁고 단단해 구조물의 개조나 보강이 어렵다는 점도 재료의 성질에서 나오는 특징이다.
학습목표: 원형철근과 이형철근의 차이점을 설명할 수 있다.
원형철근은 표면에 리브 또는 마디 등의 돌기가 없는 원형 단면의 봉강이다.
NCS 학습모듈 1403020605 자재관리 · 2-1. 철근의 품질 확인, 시험, 보관 및 관리
재료 특성 문제는 강도와 성질의 방향을 뒤집는다. 콘크리트 압축강도가 높아질수록 연성이 커진다고 하거나, 보강철근이 없는 콘크리트가 연성 거동을 한다고 하면 틀리다. 흙에 묻히는 부재의 최소 피복두께를 75mm보다 작게 잡는 선지도 기준에 어긋난다. 철근과 콘크리트의 탄성계수가 같다고 하거나, 철근콘크리트가 철골보다 개조와 보강이 쉽다고 하는 설명도 함정이다.
다음 중 철근콘크리트구조에서 원형철근을 대신하여 이형 철근을 사용하는 가장 주된 목적은?
정답 ④ · 원형철근 대신 이형철근을 사용하는 주된 목적을 묻는 문제이다. 이형철근은 표면에 리브와 마디가 있어 콘크리트와의 기계적 물림 작용을 통해 부착응력을 크게 높인다.
이형 철근은 표면의 요철을 통해 콘크리트와의 부착력을 높여 인장 저항 성능을 극대화합니다.
콘크리트의 압축강도가 증가할수록 감소하는 것은?
정답 ③ · 콘크리트 압축강도가 증가할 때 감소하는 성질을 묻는 문제이다. 콘크리트의 압축강도가 높아지면 균열 발생 후 변형 능력이 뒤따르지 못해 취성적 거동을 보이므로 연성은 감소한다.
콘크리트 강도가 높아질수록 취성 거동이 증가하여 연성은 감소한다.
철근콘크리트 구조에 관한 기술 중 틀린 것은?
정답 ③ · 철근콘크리트 구조에서 철근과 콘크리트는 부착력에 의해 일체화되어 거동하며, 철근은 주로 인장력을 담당하고 콘크리트는 주로 압축력을 담당합니다. 두 재료의 응력분담은 단면적비뿐만 아니라 탄성계수비도 고려해야 하므로, 단순히 단면적비에 의해서만 응력이 분담된다는 설명은 타당하지 않습니다.
철근과 콘크리트의 응력분담은 단면적비뿐만 아니라 탄성계수비(강성비)에 의하므로, 단면적비만으로 결정된다는 ③은 틀린 설명이다.
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