개념 한 쪽
휨인성 시험은 굳은 콘크리트의 휨과 인장 거동, 균열 상태를 확인하는 시험 항목으로 다룬다. 재료에서는 휨 강도와 쪼갬인장강도의 계산, 초음파를 이용한 균열 깊이 측정을 중심으로 확인한다.
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출제기준 단원 「휨인성 시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 할렬 인장강도 산출 | 1 | 원주형 공시체의 최대하중으로 인장강도를 계산하기 |
| 비파괴 균열 깊이 판별 | 1 | 균열 깊이 측정에 알맞은 비파괴 시험을 고르기 |
| 쪼갬인장강도 공식 적용 | 1 | 쪼갬인장강도 공식에 치수와 하중을 대입하기 |
휨 강도는 4점 재하 장치에서 파괴하중과 지간, 단면 치수를 이용해 구한다. 공시체 150×150×530mm, 지간 450mm, 파괴하중 33kN을 fb=PL/(bh²)에 대입하면 4.4MPa가 된다. 이때 P는 파괴하중, L은 지간, b는 단면 폭, h는 단면 높이이다.
쪼갬인장강도는 원주형 공시체를 눌러 쪼개질 때의 최대하중으로 구한다. 원주형 공시체의 단면 지름이 150mm이고 길이가 300mm일 때, 최대하중 250kN을 ft=2P/(πdl)에 대입하면 약 3.54MPa가 된다. 분자에는 2P를 두고 분모에는 πdl을 두는 식으로 계산한다.
비파괴 시험에서는 초음파가 균열 부위를 지날 때 경로가 길어지거나 감쇠되어 도달 시간이 지연되는 성질을 이용한다. 따라서 균열 깊이를 측정하는 데 초음파가 효과적이다. 반발경도법은 표면 경도를 보고, 중성화시험법은 알칼리 소실 깊이를 본다.
휨인성 시험을 다룰 때는 강도 계산식의 기호와 단위를 먼저 맞춘다. 하중은 N, 치수는 mm로 통일하면 MPa 단위의 강도를 얻는다. 계산식과 비파괴 시험의 적용 목적을 구분해 두면 선지 판별이 쉬워진다.
휨 강도 문제는 4점 재하의 지간과 단면 치수를 식에 넣어 계산한다. 파괴하중 33kN, 지간 450mm, 폭 150mm, 높이 150mm를 fb=PL/(bh²)에 대입하면 4.4MPa가 된다. 쪼갬인장강도 문제는 ft=2P/(πdl)를 적용하며, 단면 지름이 150mm이고 길이가 300mm인 공시체에 최대하중 250kN이 작용하면 약 3.54MPa가 된다.
균열 깊이를 묻는 비파괴 시험 문제에서는 초음파를 고른다. 초음파는 균열에서 도달 시간이 지연되므로 깊이 측정에 적합하다. 반발경도법이나 중성화시험법을 균열 깊이 측정의 주된 방법으로 고르면 틀린다.
지름 150mm, 높이 300mm의 원주형 공시체를 사용하여 인장강도 시험을 한 결과 최대하중이 250kN이라면 이 콘크리트의 인장강도는?
정답 ④ · 원주형 공시체를 이용한 할렬 인장강도 시험에서 인장강도 fct는 최대할렬하중 P를 공시체의 직경 D와 길이 L을 곱한 단면적으로 나누어 구합니다. 계산식에 대입하면 fct = 2P / (π × D × L) 입니다.
원주형 할렬 인장강도는 fct=2P/(πDL) 공식으로 계산하며, 직경과 길이를 곱한 단면적으로 하중을 분산시켜 구한다.
다음 콘크리트의 비파괴 시험 중 균열의 깊이를 측정하는 데 가장 효과적인 것은?
정답 ① · 균열 깊이 측정에 가장 효과적인 비파괴시험 방법을 묻는 문제이다. 초음파법은 균열이 있는 부위에서 초음파의 전달 경로가 길어지거나 속도가 느려져 도달 시간이 지연되는 특성을 이용하므로 균열의 깊이를 측정하는 데 가장 효과적이다.
초음파는 균열 부위에서 속도가 느려지거나 경로가 길어져 도달 시간이 지연되므로 균열 깊이 측정에 가장 효과적이다.
지름 150mm, 높이 300mm의 원주형 공시체를 사용하여 쪼갬인장강도 시험을 한 결과 최대하중이 250kN이라면 이 콘크리트의 쪼갬인장강도는?
정답 ④ · 콘크리트의 쪼갬인장강도 시험 원주형 공시체의 파괴 하중(P)을 이용하여 강도를 계산하는 공식은 ft = 2P / (πdl)입니다. 여기서 지름 d는 150mm, 길이 l은 300mm, 하중 P는 250kN(250,000N)입니다.
쪼갬인장강도 ft=2P/(πdl) 공식을 사용하며, 지름 d=150mm, 길이 l=300mm, 하중 P=250kN을 대입하여 계산한다.
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