[철근콘크리트 및 강구조] 공칭강도, 소요강도, 계수강도, 강도감소계수, 고정하중, 활하중, 계수모멘트, 설계강도

 

1. 용어의 정의

 

$\phi \times M_n \ge M_u$

 

여기서, $\phi$ : 강도감소계수, $M_n$ : 공칭강도, $M_u$ : 소요강도(계수강도)

$\phi\times M_n$ : 저항력

$M_u$ : 작용력




공칭강도($M_n$ ) : 강도설계법의 규정과 가정에 따라 계산된 부재 또는 단면의 강도를 말한다.

 

강도감소계수( $\phi$ )를 적용하기 이전의 강도이다.


$M_u$ : 소요강도(계수강도)


소요강도($M_u$ ) : 철근콘크리트 부재가 사용성과 안전성을 만족할 수 있도록 요구되는 부재 단면의 단면력을 말한다.

기준하중($M_D$ 또는 $M_L$ )에 하중계수(하중증가계수라는 표현이 보다 더 적합함)를 곱한 극한하중을 사용해서 계산한 강도이다.

예) $M_u = 1.2M_D + 1.6M_L$

 

여기서, $M_D$ : 고정하중, $M_L$ : 이동하중


설계강도( $M_d$ ) : 구조체 또는 부재의 공칭강도($M_n$ )에 강도감소계수($\phi$ )를 곱한 강도를 말한다.


설계시 안전을 고려하여, 공칭강도($M_n$)에 강도감소계수를 곱하여 사용하는 강도이다.

$\phi\times M_n < M_u$ → 구조물이 파괴됨. 연성파괴가 되도록 함. (구조물의 파괴될 징후를 확인할 수 있어 대비가 가능함.)

2. 소요강도

 

 

(1) 계수하중($U$ )

 

계수하중은 사용하중( $D$ 또는 $L$)에 하중계수(1.2 또는 1.6)를 곱한 하중으로 강도설계법의 설계하중이다.


하중계수 : 하중의 공칭값과 실제 하중 사이의 불가피한 차이 및 하중을 작용외력으로 변환시키는 해석상의 불확실성, 환경작용 등의 변동을 고려하기 위한 안전계수이다.

고정하중($D$ ) : 구조물의 수명기간 중 상시 작용하느 하중으로서 자중은 물론 벽, 바닥, 지붕, 계단 및 고정된 사용장비 등을 포함한 하중이다.

활하중($L$ ) : 풍하중, 지진하중과 같은 환경하중이나 고정하중을 포함하지 않고 사용 및 점용에 의해 발생하는 하중으로서 사람, 기구, 창고의 저장물, 차량 등에 의한 하중이다.


계수하중 $U=1.2D+1.6L \ge 1.4D$

 

여기서, $D$ : 고정하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력

$L$ : 활하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력


계수하중 7~8 가지 중에서 아래 2가지는 반드시 암기해야 하며 아래 두 식으로 계산된 값 중에서 큰 값으로 계수하중을 채택한다.

 

① $U=1.2D+1.6L$

② $U=1.4D$

 

토목기사 필기 시험에서는 위의 ①과 ②번 식으로 계산된 값 중 큰 값을 채택함.

 

(2) 계수 모멘트

$w_u (U)=1.2w_d +1.6w_l$

$w_u (U)=1.4w_d$


여기서, $U$ : 계수하중

$w_d$ : 고정하중모멘트

$w_l$ : 활하중모멘트

 

$M_u =M_{max} = \dfrac{Ul^2}{8}$


여기서, $M_u$ : 계수모멘트

$l$ : 지간


하중을 모멘트로 환산해야 함. (이 내용은 응용역학 과목에서 먼저 선행학습하는 것이 좋음)


① 콘크리트 자중 : 등분포하중

 

$M_u =\dfrac {wl^2}{8}$

 

 

② 이동하중은 보의 중앙점에 집중하중으로 작용함.

$M_u =\dfrac{Pl}{4}$

 

 

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