개념 한 쪽
슬래브를 설계할 때 전체 정적계수휨모멘트를 경간 위치별로 나누어 배분한다. 이 배분 비율을 정하는 방법이 직접 설계법이고, 내부 경간의 부계수휨모멘트는 전체의 65%를 적용한다.
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출제기준 단원 「슬래브의 해석 및 설계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 내부 경간 부모멘트 배분 계산 | 1 | 전체 Mo에 0.65를 곱해 내부 경간 부계수휨모멘트를 구하기 |
| 내부 경간 부모멘트 계수 적용 | 1 | 다른 Mo 값에 같은 0.65 계수를 적용해 결과 산출하기 |
| 외단 경간 배분 계수 구분 | 1 | 부 0.70·정 0.50과 내부 경간 계수를 혼동하지 않게 구분하기 |
직접 설계법은 슬래브의 전체 정적계수휨모멘트 Mo를 경간의 종류와 위치에 따라 고정된 비율로 나누는 방법이다. 내부 경간에서는 부계수휨모멘트에 65%, 정계수휨모멘트에 35%를 배분한다. 두 비율을 더하면 1이 되므로 배분이 빠짐없이 이루어짐을 확인할 수 있다.
외단 경간은 내부 경간과 다른 계수를 쓴다. 외단 경간의 부계수휨모멘트에는 70%, 정계수휨모멘트에는 50%를 적용한다. 경간의 구속 조건이 다르기 때문에 같은 Mo라도 배분 비율이 달라진다.
계산은 전체 Mo에 해당 위치의 계수를 곱하는 단순한 곱셈이다. 예를 들어 Mo가 300kN·m이면 내부 경간 부계수휨모멘트는 300에 0.65를 곱한 195kN·m가 된다. Mo가 320kN·m이면 320에 0.65를 곱한 208kN·m가 된다.
설계에서는 배분 계수를 정확히 매칭하는 것이 핵심이다. 내부 경간의 정계수 계수인 0.35를 부계수에 적용하거나, 외단 경간의 계수인 0.70을 내부 경간에 혼용하면 오답이 된다.
직접 설계법 문제는 전체 Mo에 경간 위치별 계수를 곱하는 계산으로 나온다. 내부 경간 부계수휨모멘트를 물으면서 0.35를 곱하게 하거나 외단 경간 계수 0.70을 끌어들이는 선지가 함정이다. 내부 경간은 부 0.65, 정 0.35이고, 외단 경간은 부 0.70, 정 0.50이라는 구분을 기억하면 선지를 가려낼 수 있다.
직접 설계법에 의한 슬래브 설계에서 전체 정적계수휨모멘트 Mo = 300kN·m로 계산 됐을 때 내부 경간의 부계수휨모멘트는 얼마인가?
정답 ④ · 직접 설계법에 의한 슬래브 설계에서 전체 정적계수휨모멘트 Mo가 주어졌을 때, 이를 정모멘트와 부모멘트로 분배하는 계수를 사용합니다. 내부 경간의 경우, 부계수휨모멘트는 Mo의 0.65배로 산정합니다.
직접 설계법에서 내부 경간의 부계수휨모멘트는 전체 정적계수휨모멘트(Mo)의 65%로 계산합니다.
경간이 15m인 거더에 단면적이 1,115m²인 PS강재를 사용하여 양단에 1,360kN을 긴장하여 보강하고자 할 때, PS강재에 발생하는 늘음량은? (단, PS강재의 탄성계수는 2×10⁵MPa이며, 긴장재의 마찰과 콘크리트의 탄성수축은 무시한다.)
정답 ④ · PS 강재(긴장재)의 늘음량은 후크의 법칙()을 통해 구합니다. 여기서 는 긴장력(1,360kN = 1,360,000N), 은 경간(15m = 15,000mm), 는 단면적(1,115mm²), 는 탄성계수( MPa = 200,000 MPa = 200,000 N/mm²)입니다.
PS강재의 늘음량은 후크의 법칙 δ=PL/AE를 사용하여 긴장력, 길이, 단면적, 탄성계수로 계산합니다.
직접 설계법에 의한 슬래브 설계에서 전체 정적 계수 휨모멘트 Mo=320nKㆍm로 계산되었을 때, 내부 경간의 부계수 휨모멘트는 얼마인가?
정답 ① · 직접 설계법에서 내부 경간의 부계수 휨모멘트를 계산하는 문제이다. 직접 설계법에서 내부 경간의 부계수 휨모멘트는 전체 정적 계수 휨모멘트 Mo의 0.65를 적용한다.
내부 경간 부계수 휨모멘트는 전체 정적 계수 휨모멘트의 65%를 적용하여 계산한다.
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