개념 한 쪽
철근콘크리트 설계에서는 슬래브의 종류와 지지조건에 따라 최소 두께와 1방향/2방향 판정 기준을 적용한다. 보의 전단저항인 콘크리트 설계전단강도와 띠철근의 간격 규정, 응력블록 계수 및 강도감소계수 등 기본 상수와 공식이 설계 계산의 핵심이다.
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출제기준 단원 「철근의 이음 및 정착」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 슬랩 최소두께 계산 | 1 | 양단 연속 1방향 슬랩의 최소 두께를 L/비율로 산정하는 절차를 묻는다 |
| 1·2방향 판정 | 1 | 장변과 단변의 비로 1방향 또는 2방향 판정을 하는 기준을 묻는다 |
| 콘크리트 전단강도 계산 | 1 | Vc 계산식에 주어진 치수와 강도감소계수를 대입해 전단저항을 산정하는 방법을 묻는다 |
양단 연속 1방향 슬랩의 처짐을 계산하지 않아도 되는 최소두께는 스팬의 1/28 이상으로 규정한다. 문제에서 스팬이 4.2m이면 이를 cm로 환산한 뒤 L/28 공식을 적용하여 15cm가 도출된다는 원리를 제시한다.
슬래브가 2방향 슬래브로 설계되려면 장변을 단변으로 나눈 장단비가 2.0 이하이어야 한다. 장변이 8m이면 단변은 최소 4m 이상이어야 2방향 슬래브 판정이 가능하다는 기준을 설명한다.
철근콘크리트 보에서 콘크리트가 부담하는 설계전단강도 Vc는 식 Vc = 0.21√fck × bw × d × φ 를 사용하여 산정한다는 점을 다룬다. 예시에서는 bw, d, fck, φ 값을 대입해 계산하는 절차와 단위 해석에 주의할 것을 강조한다.
띠철근의 최대 수직간격은 여러 제한치 중에서 가장 작은 값을 적용한다는 원칙을 설명한다. 주근 지름의 16배, 띠철근 지름의 48배, 단면 최소치수의 1/2, 그리고 300mm 중 최소값을 선택해야 한다는 규정을 제시한다.
강도설계법에서 사용하는 몇 가지 기초 상수를 정리한다. 휨부재의 강도감소계수 φ는 0.90을 적용하고, 콘크리트의 극한 압축변형률은 평형철근비 산정 시 0.003으로 가정한다는 점을 설명한다. 또한 등가응력블록 깊이 ab는 중립축 깊이 cb에 β1을 곱하여 구하며, fck가 28MPa 이하면 β1=0.85를 쓴다는 규칙을 제시한다.
슬랩 관련 문제는 지지조건별 L/비율을 정확히 적용하는 문제가 많다. 예컨대 양단 연속 1방향 슬랩의 최소두께를 묻는다면 L/28 공식을 떠올려야 하고, 장단비 판정 문제에서는 장변을 2로 나눈 값이 단변의 최소값임을 즉시 계산해야 한다.
전단강도 계산 문제는 공식의 계수와 단위를 혼동하면 오답이 된다. Vc = 0.21√fck × bw × d × φ 공식을 단위(N, mm 등)에 맞춰 통일하여 계산하는 절차를 반드시 확인해야 한다.
띠철근 간격 문제는 네 가지 제한치를 모두 계산하여 가장 작은 값을 선택하는 문제 유형이므로, 주근 지름·띠철근 지름·단면 최소치수·절대 최대치(300mm)를 비교하여 최소값을 취해야 한다.
응력블록 계수와 강도감소계수는 설계상수로서 문제풀이의 출발점이 된다. fck ≤ 28MPa이면 β1=0.85를 적용하여 ab를 구하고, 휨부재의 φ=0.90을 적용해 Mu = φ·Mn 관계로 극한모멘트를 산정하는 절차를 반복 연습해야 한다.
보통콘크리트를 사용한 양단 연속 1방향 슬랩의 스팬이 4.2m 일때 처짐을 계산하지 않는경우 강도설계법에서 최소 두께로 옳은 것은?
정답 ④ · 양단 연속 1방향 슬래브의 최소 두께는 처짐 검토가 없을 경우 스팬의 1/28 이상으로 규정됩니다. 스팬이 4.2m이므로 420cm / 28 = 15.0cm가 최소 두께가 됩니다.
양단 연속 1방향 슬랩 최소두께는 처짐 검토 시 스팬/28이므로 420/28=15cm이다.
4변 고정된 철근콘크리트 슬랩에서 장변의 길이가 8m일때 2방향 슬랩이 설계되려면 단변의 길이는?
정답 ④ · 철근콘크리트 구조 기준에서 슬래브가 2방향 슬래브로 설계되기 위한 조건은 장변의 길이를 단변의 길이로 나눈 값, 즉 장단경비가 2.0 이하이어야 한다는 것입니다. 장변의 길이가 8m로 주어졌을 때 단변의 길이를 x라고 하면, 8 / x ≤ 2 가 되어야 하므로 x ≥ 4 가 성립합니다.
2방향 슬래브는 장변/단변 길이비가 2.0 이하일 때 설계합니다.
철근콘크리트보의 단면에서 콘크리트가 부담할 수 있는 설계전단강도는 ? (단,bw=30㎝,d=50㎝,Ø(전단에 대한 강도감소계수)=0.85, fck=240㎏/㎝2)
정답 ② · 철근콘크리트보 단면에서 콘크리트가 부담하는 설계전단강도를 계산하는 문제이다. 콘크리트의 설계전단강도는 Vc = 0.85 × 0.21 × √fck × bw × d 로 구한다.
콘크리트의 설계전단강도는 0.21√fck × bw × d × φ 공식을 사용하여 계산합니다.
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