TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(1) 이 기준에서 다루는 콘크리트교량구조설계기준은 무근콘크리트, 철근콘크리트와 프리스트레스트 콘크리트 교량 구조물과 그 부대 시설물을 설계하기 위하여 필요한 기술적 원리와 최소한의 요구 사항을 규정함으로써 콘크리트 교량 구조물의 안전성, 사용성 및 내구성을 확보하기 위한 것이다.
· 계수하중(factored load): 하중 특성값에 하중계수를 곱하여 구한 하중 크기
· 긴장재: 단독 또는 몇 개의 다발로 사용되는 프리스트레싱 강재(강선, 강봉, 강연선)
· 깊은 보: 순경간이 부재 깊이의 4배 이하이거나 하중이 받침부로부터 부재 깊이의 2배 거리 이내에 작용하는 보
· 덕트: 프리스트레스트 콘크리트를 시공할 때 긴장재를 배치하기 위한 원형 관
· 등가 박벽관: 비틀림 설계할 때 단면의 속이 빈 것으로 가정한 가상의 관
· 비부착 외부강선: 콘크리트 구체 외부에 설치하여 긴장한 강선
· 스트럿-타이 모델: 2축-응력이 작용하여 균열이 발생한 부재의 응력교란영역에서 하중저항 메커니즘을 단순화한 설계 모델
· 응력교란영역: 부재 단면에서 변형전의 평면은 변형 후에도 평면으로 유지된다는 베르누이 적합 조건을 적용할 수 없는 영역으로, 집중하중이 작용하는 점 부근, 기하적 불연속이 존재하는 구간 부근으로 응력분포가 복잡하여 응력이 교란된 영역(disturbed region)으로 부르며, 줄여서 D-영역이라고 한다.
· 응력균일영역: 부재에서 D-영역을 제외한 나머지 영역으로써, 단면에 베르누이 적합 조건을 적용할 수 있는 구간으로 줄여서 B-영역이라고 한다.
· 재료계수: 재료 설계값을 구하기 위하여 재료 기준값에 곱하는 부분안전계수로서 1.0보다 작은 값으로 재료저항계수라고도 한다.
· 재료 공칭값(nominal value of material): 보통 재료 기준값으로 사용하는 값으로써, 한국산업규격 또는 제품제작회사에서 기준으로 설정한 값
· 재료 설계값(design value of material): 재료 기준값에 재료계수를 곱하여 구한 값, 또는 특수한 조건에서 직접 정한 값
· 재료 기준값(characteristic value of material): 재료의 특정 성질(강도)에 대해 실험으로 구한 많은 자료의 통계적 분포 곡선으로부터 결정한 재료 특성값. 어떤 경우에서는 공칭값(강도)을 기준값(강도)으로 사용한다.
· 지속하중조합(sustained loads, or permanent combination): 설계수명 동안 항상 작용하는 하중들의 합
· 직접하중: 하중의 일종으로서, 구조물에 직접적으로 작용하는 힘 또는 힘의 집단을 말하며 힘하중이 이에 해당된다.
· 콘크리트 유효 압축강도: 콘크리트가 충분히 양생된 상태가 아닌 경우이거나, 또는 1축-응력 상태가 아닌 다축-응력을 받는 상태일 때의 콘크리트 압축강도를 말한다.
· 트러스모델：2축-응력이 작용하는 철근콘크리트 면요소에서 균열이 발생한 이후의 하중 저항 메커니즘을 단순화한 이론으로써, 사인장 균열로 구획된 콘크리트 경사 압축재와 수평 및 수직 철근으로 트러스를 형성하여 하중에 저항한다고 하는 모델이다.
· 표피철근(skin reinforcement): 주철근이 단면의 일부에 집중 배치된 경우일 때 부재의 측면에 발생 가능한 균열을 제어하기 위한 목적으로 주철근 위치에서부터 중립축까지의 표면 근처에 배치하는 철근을 말한다.
· 프리스트레스: 프리스트레싱은 강재를 긴장하여 콘크리트에 힘을 미리 가하는 것을 의미한다. 프리스트레스는 이 프리스트레싱에 의한 효과로 단면에 발생하는 내(부)력과 변형을 일컫는다.
· 프리캐스트 구조물: 프리캐스트 구조물은 최종 위치에서가 아닌 다른 장소 또는 공장에서 제작되는 구조 부재로 구성된다. 조립된 구조물에서는 구조적인 일체성을 확보하도록 각 부재들을 연결한다.
· 하중영향((influence of load): 구조 부재에 나타나는 힘 또는 변형 하중의 영향으로, 내(부)력, 휨모멘트, 응력, 변형률이거나, 또는 구조물 전체의 처짐 및 변형
· 하중조합(combination of actions): 서로 다른 하중이 동시에 작용하고 있을 때, 한계상태의 구조적 신뢰성을 검증하는 데 적용하는 하중의 조합
(1) 이 기준에서 사용된 기호들은 ISO 3898:1987에 주어진 일반적인 기호들과 이들로부터 유도된 것에 근거한다.
= 플랜지에 배치되는 횡방향 휨인장 철근량()
= 콘크리트 단면적()
= 콘크리트 단면에서 외부 둘레로 둘러싸인 면적()
= 인장 영역의 콘크리트 인장 단면적()
= 인장 영역의 콘크리트 유효 인장 단면적(그림 4.2-1 참조)()
= 지압력이 작용하는 재하 면적()
= 지압강도를 계산하는데 사용하는 면적()
= 전단류의 중심선으로 구획된 면적(그림 4.1-8 참조)()
= 프리스트레스 강재의 면적(량)()
= 인장 철근 단면적(량)()
= 부재의 종방향의 배치한 철근량()
= 최소 인장철근량()
= 전단철근 면적(량)()
= 플랜지에 배치되는 종방향 전단철근 면적(량)()
= 최대 전단철근면적(량)()
= 장기 거동을 반영한 콘크리트의 유효탄성계수
= 철근이나 프리스트레스 강재의 탄성계수
= 단면2차모멘트
= 균열단면의 단면2차모멘트
= 총단면의 단면2차모멘트
= 단면에 균열을 유발시키는 휨모멘트
= 사용 고정하중에 의해 단면에 유발되는 휨모멘트 값
= 사용 활하중에 의해 단면에 유발되는 휨모멘트 값
= 계수하중에 의한 단면의 휨모멘트 값
= 단면에 균열을 유발시키는 축인장력
= 계수하중에 의한 축력(인장 혹은 압축) 값
= 인장력
= 부재의 설계비틀림강도
= 부재의 최대 설계비틀림강도
= 계수하중에 의한 비틀림모멘트
= 전단력
= 콘크리트가 기여하는 설계전단강도
= 단면의 설계전단강도
= 복부 스트럿의 압축 파괴를 기준으로 한 최대 설계전단강도
= 콘크리트 인장강도를 기준으로 한 최소 설계전단강도
= 복부 철근의 항복을 기준으로 한 설계전단강도
= 작용하는 계수하중에 의한 단면 전단력
= 전단경간, 즉 받침부 내면과 집중하중점 사이 거리
= 단면 폭(mm)
= T-, I-, L-형 단면의 복부폭(mm)
= 프리스트레싱 덕트를 고려한 공칭복부폭(nominal width)
= 단면의 압축 연단에서 중립축까지 깊이(mm)
= 단면의 유효깊이(mm)
= 부재 단면의 유효인장면적의 깊이(mm)
= 철근의 지름(mm)
= 서로 다른 지름의 철근이 다발을 이룰 경우의 평균 지름(mm)
= 프리스트레스 강재의 지름(mm)
= 최대 골재 공칭 크기
= 콘크리트에 유발된 휨응력(MPa)
= 스트럿 콘크리트에 작용하는 압축응력(MPa)
= 콘크리트 설계압축강도(, MPa)
= 28일 콘크리트 공시체의 기준압축강도(MPa)
= 콘크리트 압축강도의 평균값(MPa)
= 콘크리트 하위 0.05 분위 기준인장강도(MPa)
= 콘크리트 평균인장강도(MPa)
= 콘크리트 설계인장강도 (, MPa)
= 콘크리트 유효인장강도(MPa)
= 반복 피로하중에 의해 유발된 응력 범위(MPa)
= 축력 또는 프리스트레스에 의한 단면의 직각응력(MPa)
= 프리스트레스 강재의 인장강도(MPa)
= 프리스트레스 강재의 기준항복강도(MPa)
= 콘크리트 휨인장강도(파괴계수) (MPa)
= 철근의 응력(MPa)
= 콘크리트 쪼갬인장강도(MPa)
= 균열 발생 직후 균열 면에서 계산한 철근 응력(MPa)
= 균열 면에서 균열 단면으로 계산한 철근 응력(MPa)
= 전단 보강 철근의 기준항복강도(MPa)
= 철근의 기준항복강도(MPa)
= 철근의 설계항복강도(= , MPa)
= 부재(단면)의 전체 깊이
= 길이 또는 지간
= 기본정착길이
= 유효 길이; 유효 지간
= 균열 간격
= 설계균열폭 계산에 사용하는 최대 균열 간격
= 부착 전달길이
= 콘크리트 탄성계수비
= 면적 를 가지는 콘크리트 단면의 둘레 길이(mm)
= 면적 를 가지는 콘크리트 단면적의 둘레 길이(mm)
= 단면의 회전 반경 또는 부재의 기하적 곡률 반경
= 스터럽의 간격(mm)
= 스터럽의 최대간격(mm)
= 콘크리트 피복 두께(mm)
= 콘크리트 피복 최소 두께(mm)
= 콘크리트 피복 공칭 두께(mm)
= 부착응력에 의한 최소 피복두께(mm)
= 철근과 프리스트레싱 강재의 내구성을 고려한 콘크리트 최소 피복두께(mm)
= 플랜지 두께(mm)
= 계수하중에 의한 전단응력
= 플랜지와 복부 계면에 작용하는 계수전단응력
= 설계 균열폭(mm)(식 (4.2-4) 참조)
z = 단면의 내부 모멘트 팔길이(mm)
= 축력이 전단강도에 미치는 영향을 반영하는 계수(4.1.2.3(4) 참조)
= 휨부재의 압축 합력의 작용점 위치 계수
= 재령에 따른 콘크리트 강도 보정 계수
= 시멘트 종류에 따른 콘크리트 강도 보정 계수
= 휨인장(주인장) 철근비
= 유효 인장철근비
= 면요소의 종방향 철근비
= 면요소의 횡방향 철근비
= 골재의 절대(노)건조 밀도
= 하중계수(부분안전계수)
= 부재의 전단경간-깊이 비
= 부재 복부에 형성된 스트럿의 경사각
= 거더 플랜지에 형성된 스트럿의 경사각
= 시공이음면에서 콘크리트 인장강도에 따른 부착계수
= 계면의 거칠기에 따른 작용 직각응력 마찰계수(표 4.1-1 참조)
= 콘크리트의 재료계수(표 1.4-1 참조)
= 철근 또는 프리스트레싱 강재의 재료계수(표 1.4-1 참조)
= 비틀림력에 의한 비틀림 응력
= 콘크리트의 압축 변형률
= 최대 압축응력에서의 콘크리트 압축 변형률
= 콘크리트 극한한계상태의 압축변형률
= 철근의 인장 변형률
= 콘크리트의 수축 변형률
= 철근 혹은 프리스트레스 강재의 극한한계상태의 변형률
= 철근의 항복변형률
= 휨부재의 극한한계상태에서 단면 응력블록 등가응력 계수(1.5.3 참조)
= 경량콘크리트 계수
= 인장강화효과를 반영하는 분포계수
= 2축-응력 상태인 콘크리트의 유효강도계수
= 시간 t와 사이의 크리프 계수
= 고부식성 노출환경에서 4.4.4.2(5)에서 추천하는 피복두께 증가값
= 스테인리스 강재를 사용할 경우 기준 4.4.4.2(7)에서 추천하는 최소피복두께 감소값
= 코팅과 같은 추가 표면처리를 하는 경우 4.4.4.2(8)에서 추천하는 최소피복두께 감소값
= 비균열 상태일 때의 변형량(처짐, 곡률, 수축량 등)
= 균열 상태일 때의 변형량(처짐, 곡률, 수축량 등)
1.4 설계 원칙
1.4.1 설계 요구 조건
(1) 콘크리트 교량은 목표하는 수명 동안 사용 중 발생 가능한 모든 하중과 환경에 견딜 수 있는 구조적 저항 성능을 가져야 하며, 사용 용도에 부합하는 적합한 재료의 선정, 적절한 설계 및 상세, 엄격한 시공 관리를 통해 사용성과 내구성을 만족하도록 설계하여야 한다.
(2) 콘크리트 교량의 설계는 의도하는 용도에 적합한 조합 하중에 근거하여야 하며, 재료 및 구조물 치수에 대한 적절한 설계값을 선택한 후 합리적인 거동 이론을 적용하여 구한 구조 성능이 요구되는 한계 기준을 만족한다는 것을 검증하여야 한다.
1.4.2 설계 기본 변수 정의
1.4.2.1 한계상태
(1) 한계상태는 설계에서 요구하는 성능을 더 이상 발휘할 수 없는 한계이다. 이 한계상태는 극한한계상태, 사용한계상태와 피로한계상태의 세 종류로 구분하여 검증하여야 한다.
(2) 극한한계상태는 붕괴, 사용자의 안전을 위험하게 하는 구조적 손상 또는 파괴에 관련된 것으로, 현실적 단순화를 위하여 붕괴 자체 대신에 붕괴 직전 상태를 극한한계상태로 간주할 수 있다.
(3) 사용한계상태는 정상적 사용 중에 구조적 기능과 사용자의 안녕 그리고 구조물의 외관에 관련된 특정한 사용성 요구 성능을 더 이상 만족시키지 않는 한계상태이다.
(4) 피로한계상태는 규칙적으로 반복되는 하중이 작용하는 부재를 구성하고 있는 철근과 콘크리트에 대해서 각각 수행하여야 한다.
1.4.2.2 하중
(1) 콘크리트 교량 설계에 필요한 하중 특성값, 하중조합 및 하중계수는 KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21에서 규정한 값을 사용하여야 한다.
(2) 작용 하중에 의해 구조물의 각 부위에 유발되는 하중영향은 설계 상황에 적합한 하중 크기와 조합, 구조물의 기하학적 치수와 사용하는 재료의 설계값을 기준으로 산정하여야 한다.
1.4.2.3 재료
(1) 설계에 사용하는 재료의 성질에 관한 기준값은 적절한 시험 방법에 의해 획득한 실제 실험 자료의 통계적 분포에서 특정한 분위수에 해당하는 값으로 정해야 한다. 이 설계기준에서 따로 정의하지 않는 경우에는 재료의 성질을 나타내는 값은 표준값을 사용한다.
(2) 재료의 공칭값을 기준값으로 사용할 수 있다. 이 공칭값은 한국산업규격에서 정해진 값 또는 이와 동등한 자격을 갖춘 시험 기관이나 제조 회사에서 제공하는 자료로 정할 수 있다.
(3) 재료의 설계값은 재료 기준값에 재료계수를 곱하여 결정한 값이다.
① 재료계수는 설계상황을 반영하는 각 하중조합에 대해 표 1.4-1에서 주어진 값을 적용하여야 한다.
② 충분한 품질관리에 의해 보증할 수 있다면, 표 1.4-1에서 주어진 재료계수를 증가시킬 수 있다.
표 1.4-1 재료계수

하중조합

콘크리트

철근 또는 프리스트레싱 강재

극한하중조합-I, -II, -III, -IV, -V

극단상황하중조합-I, -II

사용하중조합-I, -III, -IV, -V

피로하중조합

0.65

1.0

1.0

1.0

0.90

1.0

1.0

1.0
1.4.2.4 구조물 치수
(1) 하중영향과 저항성능을 산정하는 데 사용하는 구조물 치수에 관련한 설계값은 공칭값으로 나타낼 수 있다.
(2) 구조물의 치수에 관련된 오차가 해당 구조물의 신뢰성에 현저한 영향을 미칠 경우에 치수의 설계값은 공칭값에 변동 편차를 고려하여 결정하여야 한다.
1.4.2.5 설계 강도
(1) 구조물 또는 부재의 설계 강도는 충분히 정확한 역학적 거동 모델에 재료의 설계 강도, 구조물의 공칭치수를 적용하여 산정하여야 한다.
(2) 특수한 상황에서 구조물의 설계 강도를 실험에 의하여 결정할 수 있다.
1.4.3 설계 사항
1.4.3.1 일반
(1) 모든 가능한 설계 상황에 부합하는 하중조합에서, 하중영향과 설계강도를 기준으로 적합한 한계상태를 초과하지 않는다는 것을 검증하여야 한다.
(2) 구조 계산은 모든 변수를 포함하고 있는 적절한 설계 모델을 사용하여 수행하여야 한다. 이 설계 모델은 구조 거동을 충분히 정밀하게 예측할 수 있는 것이어야 한다.
1.4.3.2 극한한계상태
(1) 검증 항목
① 구조계의 정력학적 평형 한계상태를 검토할 때, 안정화 하중영향 값이 불안정화 하중영향 값보다 크다는 것을 검증하여야 한다.
② 구조물의 단면 또는 연결부의 파괴나 과도한 변형에 대한 한계상태를 검토할 때, 설계저항강도가 계수하중영향 보다 크다는 것을 검증하여야 한다.
③ 2차영향에 의해 유발되는 안정성 한계상태를 검토할 때, 작용 하중이 계수하중을 초과하지 않는 한, 불안정이 발생하지 않는다는 것을 검증하여야 한다.
④ 콘크리트교량을 설계할 때, KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21에서 정의한 부재저항계수는 특별한 규정이 없는 한 항상 1.0을 적용하여 극한한계상태를 검증하여야 한다.
(2) 하중 조합
① 하중의 크기와 하중계수, 하중조합은 원칙적으로 KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21의 규정을 적용하여야 한다.
② 각각의 불리하게 작용하는 하중 경우 마다, 동시에 발생한다고 간주되는 하중들의 조합에 의해 유발되는 계수하중영향값을 결정하여야 한다.
③ 구조물 해석에서 고정하중의 하중영향이 위치마다 큰 폭으로 변화하는 경우에는 불리한 하중 조합과 유리한 하중 조합을 분리하여 별도로 검토하여야 한다.
④ KDS 24 12 11에서 정한 여러 하중 조합에서, 활하중의 하중영향을 증가시킴으로써 구조물에 불리하게 작용하는 고정하중은 KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21에서 주어진 최대 하중계수를 적용하고, 반면에 활하중의 하중영향을 감소시킴으로써 구조물에 유리하게 작용하는 고정하중은 최소 하중계수를 적용한다.
1.4.3.3 사용한계상태
(1) 사용성 요구조건을 만족시키기 위해서는 KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21에 규정된 사용하중조합에 의한 하중영향이 적합한 사용한계기준을 초과하지 않는다는 것을 검증하여야 한다.
(2) 사용한계기준은 구조물의 형태와 현장 주변 환경에 따른 사용성 요구조건을 고려하여 정하여야 한다.
(3) 적합한 사용하중조합에서 콘크리트 압축응력의 한계값을 설정하여 콘크리트의 손상이나 과도한 크리프 변형을 방지해야 한다.
(4) 적합한 사용하중조합에서 철근의 인장응력 한계값을 설정하여 비탄성 변형과 과도한 균열을 제한하여야 한다.
(5) 사용한계상태를 검증하기 위한 간단한 보조 방법이 주어진 경우에는 여러 조합하중에 대한 상세한 계산을 생략할 수 있다.
(6) 사용한계상태를 검토할 때, 특별히 지정하지 않는 한, 재료계수값은 1.0을 취해야 한다.
1.4.3.4 피로한계상태
(1) 규칙적인 교번 하중이 작용하는 구조 요소와 부재에 대하여 피로한계상태를 검증하여야 한다.
(2) 콘크리트 교량의 피로한계상태의 검증은 4.3의 규정에 따라 수행하여야 하며 교번 응력이 없거나 현저하지 않은 경우는 피로를 검토하지 않아도 된다.
1.5 구조해석
(1) 1.5의 규정 이외의 사항은 KDS 24 10 11(4)의 규정을 적용하여야 한다.
(2) 보, 슬래브, 또는 이와 유사한 휨부재와 기둥과 같이 축력과 휨모멘트가 동시에 작용하는 부재는 일반적으로 평면유지의 가정이 유효하다고 간주할 수 있다. 다만, 평면유지의 가정이 유효하지 않은 깊은 보, 브래킷, 내민받침, 벽체 등과 같은 부재와 응력교란영역에 대해서는 1.5.4.4의 스트럿-타이 모델과 같은 추가적인 국부해석이 필요하다.
(3) 기하학적인 오차 그리고 하중재하 위치에서 발생 가능한 오차는 주요 허용오차와 관계된 기하학적 결함으로서 부재와 구조물의 해석에 포함하여야 한다. 4.1.1.2(5)에 규정된 최소 편심량은 단면 설계에 대한 것으로서 이를 구조해석에 포함하여서는 안 된다. 하중이 재하되지 않은 구조물에서의 기하 형상 오차는 구조물에 불리하게 영향을 미치는 경우 극한한계상태에서 고려하여야 하며, 사용한계상태에서는 고려할 필요가 없다.
(4) 변형 또는 내부 단면력의 변동과 같은 콘크리트의 시간 의존적 거동에 의한 하중영향은 일반적으로 사용한계상태에서 고려하면 되지만, 2차 효과에 민감하거나 내부 단면력의 재분배가 불가능한 구조물 또는 요소 부재와 같은 특수한 경우에는 극한한계상태에서도 이들의 영향을 고려하여야 한다.
(5) 프리캐스트구조물의 해석에서는 다음을 고려하여야 한다.
① 각 시공 단계에서 적절한 기하 조건과 역학적 성질
② 연결부의 실제 변형 및 강도
(6) 지지된 요소의 자중에 의한 마찰로 인해 발생하는 유리한 수평 구속 효과는 아래의 조건을 모두 만족하는 경우 고려할 수 있다.
① 마찰에 의해 구조의 전체 안정성이 좌우되지 않을 때
② 받침의 배치가 요소의 교번 하중하에서 불균등하여 반대방향 미끄러짐이 중첩되는 것을 방해할 때(예를 들어 단순지지 요소의 접촉 단부의 교번 온도 영향 작용)
③ 심각한 충격하중의 가능성이 없을 때
④ 비내진 구조 요소
(7) 구조물의 강도와 접합부의 일체성에 관련하여 설계할 때 수평 이동의 영향을 고려하여야 한다.
1.5.2 구조물의 이상화
1.5.2.1 전체 해석을 위한 구조 모델
(1) 구조의 요소들은 그들의 특성과 기능을 고려하여 보, 기둥, 슬래브, 판, 아치, 쉘 등으로 분류할 수 있으며, 이러한 요소들의 조합으로 이루어진 구조물의 해석을 위해서 아래의 규칙을 따라야 한다.
① 전체 단면 깊이에 대하여 4배보다 큰 경간을 갖는 부재는 보로 해석하여야 하며 그렇지 않은 경우에는 깊은 보로 해석하여야 한다.
② 전체 단면 깊이에 대하여 5배 이상의 폭을 갖는 부재는 슬래브로 해석하여야 하며, 등분포 하중이 지배적인 슬래브는 다음의 경우 일방향 슬래브로 해석할 수 있다.
가. 두개의 자유단과 평행한 변을 갖는 경우
나. 변장비가 2.0 이상인 4변 지지 직사각형 슬래브의 중심 부분
③ 리브 슬래브 또는 와플 슬래브는 플랜지와 횡방향 리브가 다음의 조건을 만족하는 충분한 비틀림 강성을 갖는다면, 분리된 요소로 해석할 필요가 없다.
가. 리브 간격이 1,500mm 이하
나. 플랜지 아래의 리브 깊이가 리브 폭의 4배 이하
다. 횡방향 리브의 순간격은 슬래브 전체 깊이의 10배 이하
라. 최소 플랜지 두께가 리브 순간격의 1/10 이상
마. 최소 플랜지 두께가 일반적인 경우에는 50mm 이상. 단, 리브 사이를 영구 블록으로 채운 경우에는 40mm이상
④ 단면 깊이가 폭의 4배 이하이며 높이가 단면 깊이의 3배 이상인 부재로서 축압축력을 주로 받는 부재는 기둥으로 해석하여야 하며, 그렇지 않은 경우에는 벽체로 해석하여야 한다.
1.5.2.2 기하학적 자료
(1) T형 보의 유효 플랜지폭은 KDS 24 10 11(4.6.7)의 규정에 따른다.
(2) 보와 슬래브의 유효 경간 은 다음 식과 같이 산정하여야 한다.
여기서, = 받침점 면 사이의 순경간
및 = 지지조건에 따라 정해지는 값(그림 1.5-1 참조)
(a) 비연속 부재

(b) 연속 부재

(c) 완전 구속 지지

(d) 독립 캔틸레버

(e) 연속 캔틸레버

(f) 받침 지지

그림 1.5-1 구속조건에 따른 유효경간
(3) 보 또는 슬래브가 받침점과 일체로 된 곳에서 받침점에서의 위험 설계모멘트는 받침점 면에서의 값을 취하여야 하며, 이때 받침점 면의 모멘트 값은 고정단 모멘트 값의 0.65배 이상이어야 한다.
(4) 기둥과 벽체 등과 같이 지지하는 요소로 전달되는 설계 모멘트와 반력은 탄성 또는 재분배된 값 중에서 큰 값을 취하여야 한다.
(5) 벽체 상단 등과 같이 회전 구속이 없다고 간주되는 받침점을 갖는 연속보 또는 슬래브에서 경간을 지점의 중심간 거리로 간주하여 계산된 받침점의 계수 휨모멘트는 해석 방법에 관계없이 다음의 양 만큼 감소시킬 수 있다.
(1.5-2)
여기서, 는 받침점의 계수 반력이고, 는 받침점 폭( 그림 1.5-1(b) 참조)이다.
1.5.3 휨모멘트 재분배
(1) 극한한계상태의 검증에서 한정된 재분배를 하는 선형 해석을 구조물의 부재 해석에 적용할 수 있다.
(2) 휨모멘트 재분배의 영향은 설계의 모든 관점에서 고려하여야 한다.
(3)연속보 또는 슬래브에 대하여 회전능력에 대한 명확한 검토가 없어도 다음의 조건을 만족할 경우에는 식 (1.5-3)의 비율로 휨모멘트를 재분배할 수 있다.
① 휨이 지배적이며
② 인접한 부재와의 지간의 비가 0.5와 2의 범위 안에 있을 때
(1.5-3)
여기서, = 탄성해석으로 구한 휨모멘트에서 재분배할 수 있는 휨모멘트의 비율

(, 4.6.2.1(3) 참조)
= 극한한계상태에서의 중립축의 깊이
= 단면의 유효깊이
= 3.1.2.5에 따른 단면의 극한한계변형률
1.5.4 소성해석
1.5.4.1 일반사항
(1) 소성해석에 기초한 방법은 극한한계상태에서만 적용하여야 한다.
(2) 위험 단면의 연성은 예상된 붕괴 메커니즘에 도달하기에 충분하도록 커야 한다.
(3) 소성해석은 하한계해나 상한계해에 기초하여야 한다. 하한계법은 한계해석(limit analysis)에서 평형조건만을 만족하는 경우의 해를 구하는 방법이며, 상한계법은 한계해석에서 운동적합조건만을 만족하는 경우의 해를 구하는 방법이다.
(4) 하중은 점진적으로 증가하는 단조증가 하중으로 가정할 수 있다.
1.5.4.2 보와 골조 및 슬래브에 대한 소성해석
(1) 소성해석을 극한한계상태에 적용하기 위해서는 1.5.4.3의 회전 능력 요구 조건을 만족하여야 한다.
(2) 다만, 아래의 조건을 만족하면 회전능력 요구 조건을 검토하지 않아도 소성해석을 극한한계상태에 적용할 수 있다.
① 인장철근량은 어느 단면에서나 아래의 조건을 만족한다.
(≤40MPa)
(＞40MPa)
② 받침부의 부모멘트에 대한 경간 중앙의 정모멘트 비는 0.5와 2.0 사이에 있다.
1.5.4.3 회전 능력
(1) 극한한계상태에서의 소성회전 조건을 충족하기 위해서는 다음의 조건을 만족하여야 한다.
① 소성힌지영역에서 인장철근량은 아래의 조건을 만족한다.
(≤40 MPa)
(>40 MPa)
② 소성힌지영역에서 계산된 회전각()이 허용 소성회전각() 이하이다.
(2) 허용 소성회전각()은 다음 식에 의해 계산할 수 있다.
(1.5-4)
여기서, = 전단지간비에 따른 보정계수()
= 전단지간비()
= 그림 1.5-2의 기준 소성회전각으로서 40MPa에서 80MPa 범위의 콘크리트
압축강도에 상응하는 값은 보간하여 구한다.
그림 1.5-2 기준 소성회전각()
1.5.4.4 스트럿-타이 모델에 의한 해석
(1) 스트럿-타이 모델은 응력교란영역의 상세설계에 사용할 수 있다. 일반적으로 이 모델은 불연속 지점으로부터 거리 (부재단면의 깊이)에까지 적용한다.
(2) 스트럿-타이 모델은 압축응력장을 대표하는 스트럿과 철근을 대표하는 타이, 그리고 절점영역으로 구성된다. 스트럿-타이 모델의 요소들이 받는 힘은 극한한계상태에서 적용된 하중과 평형을 유지하는 조건으로부터 산정하여야 한다.
(3) 스트럿-타이 모델의 요소들은 4.1.5의 규정에 따라 크기를 정하여야 한다.
(4) 스트럿-타이 모델에서 타이는 대응하는 철근의 위치와 방향이 일치하여야 한다.
1.5.5 비선형 해석
(1) 평형조건과 적합조건을 만족하며, 재료의 비선형 거동이 적절히 반영되었다면, 비선형 해석법은 극한한계상태와 사용한계상태 모두에 대하여 적용하여도 좋다. 해석은 1차 또는 2차 해석을 할 수 있다.
(2) 극한한계상태에서 비탄성 변형이 발생하는 것으로 해석된 국부 위험단면의 강도는 불확실성을 적절히 고려하여 검토하여야 한다.
(3) 비선형해석을 하는 경우, 파괴에 대한 불확실성을 고려하는 것을 제외하고는 실질적인 강성을 나타내는 재료 성질을 사용하여야 하며, 적용 범위를 명확히 하여야 한다.
1.4.6 장주 효과
1.4.6.1 일반사항
(1) 축력과 휨모멘트가 동시에 작용하는 부재(휨압축부재) 중 횡방향 상대변위가 구속되어 있지 않은 비횡구속 골조의 휨압축부재에서 세장비 의 값이 22 이하인 경우에는 장주 효과를 무시할 수 있다.
(2) 횡방향 상대변위가 구속되어 있는 횡구속 골조의 휨압축부재에서 세장비 의 값이 이하인 경우에는 장주 효과를 무시할 수 있다. 이때 휨압축부재 양단 모멘트 중 절댓값이 작은 모멘트를 으로 하고 큰 모멘트를 로 하며, 는 40을 초과할 수 없다. 의 값은 기둥이 단일 곡률일 때 양(＋)으로, 이중 곡률일 때 음(－)으로 취하여야 한다.
(3) 장주 효과는 KSD 24 10 11(4.5.3.2)의 대변위 이론에 따라 2차해석( 해석)을 적용하여 하중효과에 대한 횡방향 처짐의 영향을 고려하여야 하지만, 근사해석법으로 강성을 기반으로 하는 근사해석법이나 곡률을 기반으로 하는 근사해석법을 적용할 수 있다.
(4) 강성을 기반으로 하는 근사해석법으로는 KSD 24 10 11(4.5.3.3(2))의 모멘트 확대계수를 적용할 수 있으며, KSD 24 10 11(4.5.3.3(2))에 따라 모멘트 확대계수법을 적용하여 철근콘크리트 휨압축부재를 설계할 때에는 (1.5.6.2)에 따라야 한다. 이때 모멘트 확대계수의 값은 1.4를 초과하지 않도록 설계하여야 한다.
(5) 장주효과를 고려하여 철근콘크리트 휨압축부재를 설계할 때 KSD 24 10 11(4.5.3.3(2))에 따른 모멘트 확대계수법을 적용하는 대신, 콘크리트구조기준에 따른 모멘트 확대계수법을 적용하여 설계할 수 있다.
(6) 곡률을 기반으로 하는 근사해석법을 적용할 때에는 각각의 휨압축부재에 개별적으로 적용하여야 하며, 부재의 좌굴형상을 고려한 유효길이와 부재의 최대 곡률을 기반으로 하여 해석한 횡방향 처짐에 축력을 곱하여 2차모멘트를 구하고, 이를 1차모멘트에 추가하여 확대 모멘트를 구하여야 한다.
(7) 2축 휨이 작용하는 휨압축부재는 단면의 두 주축에 대하여 장주효과를 고려하여야 한다.
1.5.6.2 모멘트 확대계수법의 적용
(1)모멘트 확대계수법을 적용하여 철근콘크리트 휨압축부재를 설계할 때에는 탄성해석으로 결정되는 계수축력 와 KSD 24 10 11(4.5.3.3(2))에 명시된 확대계수모멘트 에 근거하여 설계하여야 한다.
(2) 계수축력 와 기둥 양단의 계수휨모멘트 과 ,는 탄성골조해석에 따라 계산하여야 한다. 이때 탄성골조해석에서 단면 특성으로 다음 값을 사용할 수 있다. 다만 횡방향 지속하중이 작용할 경우와 안정성을 검토할 경우에는 단면2차모멘트를 로 나누어야 한다.
① 탄성계수 : 3.1.2.2에 규정된 콘크리트의 탄성계수
② 단면2차모멘트 : 다음 값에 따른다.
보：0.35
기둥：0.70
비균열 벽체：0.70
균열 벽체：0.35
③ 단면적 : 1.0
(3) 횡구속 골조에서 는 각각의 하중조합에서 최대 계수축력에 대한 최대 계수지속 축력의 비이며, 비횡구속 골조에서 는 1개 층 전체에서의 최대 계수전단력에 대한 최대 계수지속전단력의 비이다. 비횡구속 골조에서 안정성을 검토 하는 경우, 는 1개 층 전체에서의 최대 계수축력에 대한 최대 계수지속축력의 비이다.
(4)압축부재의 비지지길이 는 압축부재를 횡방향으로 지지할 수 있는 부재의 순간격으로 취한다. 헌치가 있는 경우에는 헌치 끝에서 비지지길이를 취한다.
(5) 회전반경 은 전체 콘크리트 단면에 대하여 계산하여야 한다.
(6) 횡구속 골조구조물의 휨압축부재의 유효길이계수 는 해석에 의해 보다 작은 값이 타당하다는 것이 증명되지 않는다면 1.0으로 하여야 한다. 해석에 의해 를 결정할 때는 1.5.6.2(2)에 따라 상대강성을 고려하여야 한다.
(7)비횡구속 골조구조물의 휨압축부재의 유효길이계수 는 1.5.6.2(2)에 따라 상대강성을 고려하여 결정하여야 하며 1.0 이상이어야 한다.
(8)모멘트 확대계수를 계산할 때, 더욱 정밀한 해석에 의하지 않는다면, 좌굴하중 를 결정하는데 사용되는 는 다음 중 큰 값을 적용한다.
(1.5-5)
(1.5-6)
여기서, = 콘크리트의 탄성계수(MPa)
= 도심축에 대한 콘크리트 총단면의 단면2차모멘트()
= 종방향 철근의 탄성계수(MPa)
= 도심축에 대한 종방향 철근의 단면2차모멘트()
= 횡구속 골조에서 최대 계수축력에 대한 최대 계수지속축력의 비, 비횡구속 골조에서는 최대 계수전단력에 대한 최대 계수지속전단력의 비이며, 항상 양(+)이다.
(9) 편심을 가지고 긴장된 부재는, 긴장력에 의한 횡방향 처짐의 영향을 고려하여 확대 모멘트를 계산하여야 한다.
1.5.7 프리스트레스트 구조물
1.5.7.1 개요
(1) 이 절에서 프리스트레스는 긴장된 프리스트레싱 강재에 의해 콘크리트에 도입되는 것을 말한다.
(2) 프리스트레싱에 의한 하중영향과 강도를 검토하여야 하며, 그에 따른 정착부의 지압강도를 검증하여야 한다.
(3) 일반적으로 프리스트레스는 조합하중의 일부로서 작용력 조합으로 반영되며, 하중영향은 내부휨모멘트와 축력에 포함되어야 한다.
(4) 부재의 취성파괴를 피하여야 한다.
(5) 일반적인 경우의 프리스트레스트 콘크리트 구조물은 다음의 최소조건을 만족하여야 한다.
① 포스트텐션 부재의 콘크리트 설계기준압축강도는 30MPa 이상, 프리텐션 부재의 콘크리트 설계기준압축강도는 35MPa 이상이어야 한다.
② 프리스트레스트 콘크리트 개별 부재의 기압축 인장영역의 프리스트레싱 강재는 소수의 강재의 파괴가 전체 부재의 파괴를 유발하지 않도록 표 1.5-1의 최소한의 개수의 강재로 이루어져야 한다.
표 1.5-1 프리스트레스트 콘크리트 개별 부재의 기압축 인장영역에 배치되어야 할 프리스트레싱 강재의 최소 개수

프리스트레싱 강재 종류

최소 개수

강봉 또는 강소선

3

강연선 또는 다발 강선의 소선

7

강연선 이외의 프리스트레싱 강재

3
1.5.7.2 긴장할 때 프리스트레스 힘의 제한
(1) 최대 긴장력
① 프리스트레싱 강재에 가하는 최대 힘, (즉, 긴장작업 시 긴장단에서의 힘)는 다음 값을 초과해서는 안 된다.
(1.5-7)
여기서, 는 프리스트레싱 강재의 단면적이며, 는 프리스트레싱 강재의 최대 응력으로 또는 중에서 작은 값이다. 3.3.1(6)에 따라 항복점이 뚜렷하지 않은 경우에는 의 값으로 의 값을 쓸 수 있다.
② 만일 긴장력을 최종 프리스트레스 힘의 ±5% 정확도로 측정할 수 있다면 초과 긴장을 할 수 있다. 이때 (예를 들어 롱라인 프리텐션 작업에서 예상보다 높은 마찰이 발생할 경우) 최대 프리스트레스 힘 는 까지 증가시킬 수 있다.
(2) 콘크리트 응력의 제한
① 포스트텐션 정착장치 위치의 국부적인 콘크리트의 파쇄나 쪼갬이 방지되어야 한다.
② 프리스트레스가 개개의 프리스트레싱 강재에 순차적으로 도입될 때, 소요 콘크리트 압축강도는 감소될 수 있다. 시간 에서의 최소압축강도 는 관련된 규정에 제시된 100% 프리스트레싱을 위한 콘크리트 압축강도의 50% 이상이어야 한다. 이러한 최소압축강도와 100% 프리스트레싱을 위한 압축강도 사이에서, 프리스트레스는 30%∼100% 범위로 보간할 수 있다.
③ 긴장 또는 프리스트레스를 전달할 때 작용되는 프리스트레스 힘과 기타 하중에 의한 구조물 내의 콘크리트 압축응력은 다음과 같이 제한하여야 한다.
(1.5-8)
여기서, 는 프리스트레스 힘을 받게 되는 시간 일 때의 콘크리트의 설계기준압축강도이다. 는 (1.4.2.3)에 따라 정할 수 있다. 프리텐션 부재의 경우, 실험이나 경험에 의해 입증될 수 있다면 프리스트레스 전달시의 응력은 로 증가될 수 있다. 만일 압축응력이 영구히 를 초과할 때에는 크리프의 비선형성을 고려하여야 한다.
(3) 계측
포스트텐션의 경우, 프리스트레스 힘과 프리스트레싱 강재의 신장량은 계측을 통해 검사하여야 하며, 마찰에 의한 실제 손실량을 조절하여야 한다.
1.5.7.3 긴장한 뒤 프리스트레스 힘의 계산
(1) 긴장 및 정착 직후(포스트텐션) 또는 프리스트레스 도입 직후(프리텐션), 시간 에서 콘크리트에 전달되는 프리스트레스 힘 는 다음 값을 초과해서는 안된다.
(1.5-9)
여기서, 는 긴장 도입 직후의 프리스트레싱 강재의 응력으로 또는 중 작은 값이며, 는 긴장력이 도입되는 시간이다.
(2) 임의 시간 및 프리스트레싱 강재의 긴장단으로부터의 거리 (또는 원호길이)에서의 긴장력 는 긴장단에서의 최대 힘 에서 손실을 제외한 값이다.
(3) 프리스트레스 힘 를 결정할 때는 다음의 영향을 고려하여야 한다.
① 탄성변형에 의한
② 단기적 릴랙세이션에 의한
③ 마찰에 의한 손실
④ 정착장치의 활동에 의한
(4) 시간 가 를 초과할 때의 프리스트레스 힘의 평균값 는 프리스트레싱 방법에 따라 결정되어야 한다. 이때 1.5.7.3(3)에 제시된 영향뿐만 아니라, 콘크리트의 크리프와 건조수축 및 PS강재의 장기 릴랙세이션에 의한 프리스트레스의 손실도 고려하여야 한다.
1.5.7.4 프리스트레스의 손실
(1) 프리텐션닝에서 프리스트레스의 즉시 손실
① 프리텐션 작업 시 발생하는 다음의 손실들을 고려하여야 한다.
가. 긴장 작업 시 : 굴곡부(곡선 배치된 PS강선, 강연선의 경우)에서의 마찰에 의한 손실과 정착장치의 활동에 의한 손실
나. 프리스트레스를 콘크리트에 도입하기 이전 : 프리스트레싱 강재를 긴장한 후 콘크리트에 프리스트레스를 전달할 때까지 경과되는 시간동안 프리스트레싱 강재의 릴랙세이션에 의한 손실
다. 프리스트레스를 콘크리트에 도입할 때 : 정착장치로부터 해방되는 프리스트레싱 강재의 작용에 의한 콘크리트의 탄성 변형에 의한 손실
(2) 포스트텐션에서 프리스트레스의 즉시손실
① 콘크리트 탄성 변형에 의한 손실
가. 프리스트레싱 강재의 긴장 순서를 고려하여 콘크리트의 변형에 따른 힘의 손실을 고려하여야 한다.
나. 탄성변형에 의한 손실 는 다음과 같이 개개의 프리스트레싱 강재의 평균적인 손실로 가정할 수 있다.
(1.5-10)
여기서, = 시간 일 때 도입되는 프리스트레싱 강재의 도심위치에서의 응력 변화량
또는 1(프리스트레싱 이후에 가해지는 영구하중에 의한 응력 변화량에 대하여).
의 값이 큰 경우 근사적으로 ½을 취할 수 있다.
연속적으로 긴장되는 동일한 프리스트레싱 강재의 개수
② 마찰에 의한 손실
가. 포스트텐션 방식에서 프리스트레싱 강재의 마찰에 의한 손실, 는 다음과 같이 계산한다.
(1.5-11)
여기서, : 거리 에 걸쳐 누적된 각 변화량 (방향 또는 부호에 무관)
: 곡률마찰계수
: 파상마찰계수(/단위길이)
: 프리스트레스 힘이 인 점으로부터 프리스트레싱 강재를 따라 측정한 거리
나. 식 (1.5-11)을 사용할 때, 값에 대한 보다 정확한 자료가 없을 경우에는 표 1.5-2의 값으로 가정해도 좋다.
다. 정확한 자료가 없는 경우, 파상마찰계수 의 값은 단위 m당 일반적인 범위인 0.001~0.007을 사용할 수 있다.
라. 평행한 강선이나 강연선으로 구성된 외부 긴장재에 대해서는 프리스트레스의 파상마찰손실을 무시할 수 있다.
표 1.5-2 포스트텐션 긴장재 및 외부 비부착 긴장재의 곡률마찰계수,

포스트텐션 긴장재

비부착 외부 긴장재

강재덕트/

윤활유 주입안함

폴리에틸렌덕트/

윤활유 주입안함

강재덕트/

윤활유 주입

폴리에틸렌덕트/

윤활유 주입

냉간압연강선

0.17

0.25

0.14

0.18

0.12

강연선

0.19

0.24

0.12

0.16

0.10

이형강봉

0.65

-

-

-

-

원형강봉

0.33

-

-

-

-
③ 정착장치에서의 손실
가. 긴장 후 정착 작업 중에 정착장치의 활동에 의한 손실과 정착장치 자체의 변형에 의한 손실을 고려하여야 한다.
나. 정착장치의 활동량은 제조사의 자료를 사용할 수 있다.
(3) 프리텐션 방식과 포스트텐션 방식에서의 프리스트레스의 장기 손실
① 장기 손실은 다음의 두 가지 응력 감소를 고려하여 계산할 수 있다.
가. 지속하중에서 크리프와 건조수축에 의한 콘크리트의 변형에 의해 발생되는 변형률의 감소에 의한 응력 감소
나. 인장 상태에서 릴랙세이션에 의한 강재의 응력 감소
강재의 긴장력은 콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 변형률 감소에 상호 의존한다. 이러한 상호관계는 일반적으로 감소계수 0.8을 적용함으로써 근사적으로 고려할 수 있다.
② 지속하중하에서 위치에서의 장기 손실은 간편식인 식 (1.5-12)를 사용하여 산정할 수 있다.
(1.5-12)
여기서, = 시간 일 때 크리프, 건조수축, 그리고 릴랙세이션에 의한 위치에서 의 강재의 응력변화량
= 최종건조수축에 대한 식 (3.1-30)의 값으로부터 얻는 건조수축 변형률
= PS강재의 탄성계수(3.3.3(2) 참조)
= 콘크리트의 탄성계수(식 (3.1-10) 참조)
= 릴랙세이션에 의한 프리스트레스의 변화량, 식 (3.3-1)에서 식 (3.3-3)까지를 적용할 때 일 때의 값을 사용하는데, 여기서 는 프리스트레스와 지속 하중에 의한 강재의 초기 응력
= 시간 일 때 재하된 하중에 의한 시간 일 때의 크리프 계수
= 고정하중과 기타 지속하중에 의한 강재 위치에서의 콘크리트 응력
= 프리스트레스에 의한 강재 위치에서의 콘크리트 초기응력
= 프리스트레싱 강재의 단면적
= 콘크리트의 단면적
= 콘크리트 단면의 단면2차모멘트
= 콘크리트 단면의 도심과 프리스트레싱 강재 도심 사이의 거리
식 (1.5-12)에서 압축응력과 압축변형률은 ()부호를 사용하여야 한다.
③ 식 (1.5-12)는 각 위치의 응력을 사용하는 경우에 부착 긴장재에 대하여, 평균적 응력을 사용하는 경우에 비부착 긴장재에 대하여 적용한다. 평균응력은 외부 긴장재의 경우에는 방향변환점으로 구분되는 직선구간에서, 내부 긴장재의 경우에는 전체 길이를 따라서 산정하여야 한다.
1.5.7.5 해석할 때 프리스트레스의 고려 사항
(1) 외부 긴장재에 의한 프리스트레싱으로 2차 휨모멘트가 발생할 수 있다.
(2) 어떤 다른 힘이나 휨모멘트의 재분배를 고려하기 이전에 프리스트레싱에 의한 1차 및 2차 효과에 의한 선형해석이 수행되어야 한다.(1.5.2 참조)
(3) 소성해석 및 비선형해석에서 프리스트레스의 2차 효과는 추가적인 소성회전으로 취급될 수 있으며, 이는 회전능력의 검토 시에 포함되어야 한다.
(4) 부착 긴장재를 그라우팅한 이후에는 강재와 콘크리트는 완전부착으로 가정할 수 있다. 그러나 그라우팅 시행 전의 긴장재는 비부착으로 고려하여야 한다.
(5) 외부 긴장재는 방향변환장치 사이에서 일직선으로 가정한다.
1.5.7.6 극한한계상태에서의 프리스트레스 효과
(1) 프리스트레스 힘의 설계값은 로 결정할 수 있다(에 대한 정의는 1.5.7.3(4) 참조). 극한한계상태 검증에서 는 (3)에 따라 결정한다. 그러나 비선형해석 시에는 로 가정하여야 한다.
(2) 영구적인 비부착 긴장재의 프리스트레스트 부재의 경우, PS강재의 응력 증가량을 계산할 때에는 일반적으로 부재 전체의 변형을 고려하는 것이 필요하다. 상세한 계산을 하지 않는 경우라면, 유효 프리스트레스로부터 극한한계상태까지의 응력의 증가는 5%로 가정할 수 있다.
(3) 전체 구조계의 변형 상태를 이용하여 응력 증가량을 계산할 경우에는 평균적인 재료성질 값을 사용하여야 한다.응력 증가량의 설계값은 로 계산하는데 이때 부분안전계수 는 다음과 같은 상한값과 하한값을 쓸 수 있다.
만일 비균열 단면으로 선형해석을 한다면 변형한계를 더 낮게 가정할 수 있고, 및 의 값을 1.0으로 사용할 수 있다.
1.5.7.7 사용한계상태 및 피로한계상태 시에서의 프리스트레스 효과
(1) 사용성 검토에는 프리스트레스의 변화 가능성을 감안하여야 한다. 사용한계상태에서 프리스트레스 힘의 두 가지 기준값은 다음 식으로 계산한다.
(1.5-13)
(1.5-14)
여기서, 는 상한 계수긴장력이며 는 하한 계수긴장력이고, 와 은 해당 하중계수이다.
(2) 일반적으로 다음의 와 를 가정할 수 있다.
=1.05, =0.95 : 프리텐션 부재와 비부착 강선
=1.10, =0.90 : 포스트텐션 부재와 부착 강선
사용한계상태에서 비부착 강선의 응력을 직접 측정하는 경우와 같이 강선의 응력을 적절하게 측정하는 경우에는 와 를 1.0으로 할 수 있다.
1.5.8 전단벽
(1) 전단벽은 구조물의 횡방향 안정성에 기여하는 무근 또는 철근콘크리트 벽체이다.
(2) 구조물에서 각각의 전단벽에 의하여 저항하는 횡방향 하중은 작용하중, 구조물의 전단중심에 대한 하중의 편심거리와 다른 구조벽들과의 상호작용을 고려하여 구조물의 전체해석으로부터 구하여야 한다.
(3) 풍하중의 비대칭 효과를 고려하여야 한다.
(4) 축하중과 전단력의 조합 효과를 고려하여야 한다.
(1) 3.1에서 다루는 사항은 기준압축강도가 90MPa 이하인 보통 및 고강도 콘크리트와 경량콘크리트에 대한 규정을 명시한 것이다.
3.1.2 재료특성
3.1.2.1 강도
(1) 콘크리트의 압축강도는 KS F 2403(콘크리트 강도 시험용 공시체 제작 방법)에 따라 제작되고 KS F 2405(콘크리트의 압축강도시험방법)에 따라 결정된 재령 28일에 평가한 원주형 공시체의 압축강도를 기준압축강도 로 나타낸다.
(2) 설계에 대한 검증과 콘크리트의 다른 성질을 평가하기 위해서 실제 콘크리트의 평균압축강도가 필요할 경우가 있다. 충분한 통계 자료가 없다면 평균압축강도 은 다음과 같이 평가 할 수 있다.
여기서, 는 평균압축강도와 기준압축강도의 차이로 기준압축강도 40MPa 이하의 콘크리트에 대해서는 4MPa, 기준압축강도 60MPa 이상의 콘크리트에 대해서는 6MPa이며, 기준압축강도 40MPa과 60MPa 사이의 콘크리트에 대해서는 두 값에 대한 직선보간으로 결정한다.
(3) 재령 일에서 콘크리트의 압축강도는 시멘트 종류, 온도 및 양생조건에 따라 다르다. 표준 양생된 콘크리트의 각 재령에서 평균압축강도 는 아래 식을 이용하여 평가할 수 있다.
여기서 콘크리트 재령에 따라 발현되는 강도 보정 계수는
: 재령 일에서 콘크리트 평균압축강도
: 재령 28일에서 콘크리트 평균압축강도
: 콘크리트의 재령(일)
: 시멘트 종류와 양생방법에 따른 상수로

= 0.35 : 1종 시멘트 습윤 양생

= 0.15 : 1종 시멘트 증기 양생

= 0.25 : 3종 시멘트 습윤 양생

= 0.12 : 3종 시멘트 증기 양생

= 0.40 : 2종 시멘트
(4) 콘크리트의 평균인장강도 은 직접인장강도 시험에 의해 구하는 것을 원칙으로 하지만, 다음에 따라 간접적인 방법으로 구할 수 있다.
① 쪼갬 인장강도의 평균값 으로 인장강도를 결정할 경우, 평균인장강도 은 아래 식에 의해 근사적으로 결정할 수 있다.
② 휨인장강도의 평균값 으로 인장강도를 결정할 경우, 평균인장강도 은 아래 식에 의해 근사적으로 결정할 수 있다.
휨 인장강도는 단면의 높이에 따라 달라지므로, 단면의 높이를 고려하는 것이 필요한 경우에는 보다 정밀한 식을 사용하여야 한다.
③ 콘크리트의 인장시험 결과가 없는 경우, 콘크리트의 평균인장강도는 콘크리트의 평균압축강도로부터 다음 관계식을 이용하여 평가할 수 있다.
④ 콘크리트의 기준인장강도는 평균인장강도로부터 다음과 같이 구할 수 있다.
⑤ 각 재령에서의 콘크리트 인장강도는 시험에 의해서 구하는 것을 원칙으로 하나, 적절한 시험을 행하기 어려운 경우 다음의 근사식을 사용할 수 있다.
여기서, : 식 (3.1-3)의 값
: 가 28일 미만이면
가 28일 이상이면
: 재령 28일 평균인장강도
(5) 경량 골재의 설계 단위질량은 아래의 표 3.1-1의 밀도에 따라 정할 수 있다. 또한 표에는 설계 목적으로 자중이나 고정하중을 계산하는 데 사용할 수 있는 무근콘크리트와 보통의 철근량을 포함하고 있는 철근콘크리트의 밀도가 주어져 있다.
(6) 철근량이 전체 밀도에서 차지하는 부분은 별도로 계산하여 결정할 수 있다.
(7) 경량콘크리트의 인장강도는 보통콘크리트의 평균인장강도 에 다음 계수를 곱하여 얻을 수 있다.
여기서, 는 절대건조 밀도의 상한값이다.
표 3.1-1 골재 밀도와 경량콘크리트의 설계 단위질량

절대건조 밀도 (kg/m3)

1,001∼

1,200

1,201∼

1,400

1,401∼

1,600

1,601∼

1,800

1,801∼

2,000

단위 질량

(kg/m3)

무근콘크리트

1,250

1,450

1,650

1,850

2,050

철근콘크리트

1,350

1,550

1,750

1,950

2,150
3.1.2.2 탄성변형
(1) 보통 콘크리트의 탄성계수 ( 점에서 구한 할선 탄성계수)의 근삿값은 다음 식으로 평가할 수 있다.
여기서, 는 콘크리트의 단위 질량 이다.
(2) 경량콘크리트의 탄성계수는 보통 콘크리트에 대한 식 (3.1-10)의 에 다음 계수를 곱하여 구할 수 있다.
(3) 포아송 비의 값은 실험에 의하지 않는 경우 일반적으로 비균열 콘크리트에 대해 1/6, 균열 콘크리트에 대해 0을 취할 수 있다.
(4) 정밀한 자료가 없는 경우, 열팽창계수는 로 간주한다.
(5)경량 콘크리트의 열팽창계수는 주로 사용된 골재의 종류에 따라 다른데, 약 과 사이의 값을 취할 수 있다.
(6) 시간에 따른 탄성계수의 변화는 다음 식으로 구할 수 있다.
여기서, 는 재령 일에서의 값이고, 는 재령 28일에서 결정되는 값이다. 는 식 (3.1-3)을 따른다.
3.1.2.3 크리프
콘크리트 크리프는 다음의 규정에 따라 예측할 수 있다.
(1) 시간 에서 작용응력 에 의한 콘크리트의 순간 변형 및 크리프 변형을 함께 고려한 전체 변형률 는 콘크리트의 압축강도 또는 설계기준압축강도, 부재의 크기, 평균 상대습도, 재하할 때의 재령, 재하기간, 시멘트 종류, 양생온도, 온도변화, 작용응력의 크기 등에 따라 식 (3.1-13)을 사용하여 구할 수 있다.
여기서, 는 초기접선 탄성계수로 식 (3.1-10)에 의하여 구한 할선탄성계수를 이용하여 식 (3.1-14)의 관계식에 의하여 구한다. 시간에서 초기접선 탄성계수 는 와 사이에 식 (3.1-15)와 같은 관계가 성립하는 것으로 하여 구하여야 한다.
여기서, 는 재령 일에서의 초기접선 탄성계수이고, 는 재령 28일에서 초기접선 탄성계수 값이다. 는 식 (3.1-3)을 따른다.
(2) 식 (3.1-13)에서 크리프계수 는 양생온도가 20 ℃이고, 하중이 작용하는 동안의 대기온도 20 ℃인 경우를 기준으로 한 것으로서 다음과 같이 구할 수 있다.
여기서, (3.1-17)
개념부재치수(mm)
단면적 의 둘레 중에서 수분이 외기로 확산되는 둘레길이(mm)
은 식 (3.1-1)을 따른다.
상대습도(%)
(3) 작용 응력의 크기, 온도 및 시멘트의 종류에 따라 식 (3.1-16)의 크리프계수는 다음과 같이 보정하여야 한다.
① 양생 온도 및 시멘트 종류에 따른 보정계수
양생기간 동안 온도의 변화가 있거나 20 ℃가 아닌 대기에 노출되어 있는 경우에 하중이 재하될 때의 콘크리트 재령 는 온도와 시멘트 종류를 고려하여 다음과 같이 보정하여야 한다.
② 작용 응력의 크기에 따른 보정계수
작용 응력 가 인 경우 식 (3.1-17)의 를 크리프의 비선형성을 고려하여 식 (3.1-25)과 같이 보정한다.
여기서, 는 식 (3.1-2)와 식 (3.1-23)에 의해 구할 수 있다.
③ 온도변화에 따른 보정계수
지속하중이 작용하는 동안 온도가 5 ℃에서 80 ℃까지 변화할 때 크리프계수는 식 (3.1-18)의 를 식 (3.1-27)로, 그리고 식 (3.1-22)의 를 식 (3.1-29)로 보정하여 식 (3.1-26)에 의해 구하여야 한다.
여기서, (3.1-28)
(3.1-29)
3.1.2.4 건조수축
(1) 콘크리트의 건조수축 변형률은 대기의 평균상대습도, 부재의 크기 등을 고려하여 다음 식 (3.1-30)에 따라 구할 수 있다.
(3.1-30)
여기서, 와 는 다음 식 (3.1-31)에서 식 (3.1-34)까지를 이용하여 계산하여야하며, 는 콘크리트가 대기 중에 노출되었을 때의 재령(일)이다.
(3.1-31)
(3.1-32)
(3.1-33)
(3.1-34)
(2) 외기의 온도가 20 ℃가 아닌 경우 및 는 다음 식 (3.1-35)와 식 (3.1-36)에 의해 보정하여야 한다.
(3.1-35)
(3.1-36)
3.1.2.5 응력-변형률 관계
(1) 비선형 해석을 위한 응력-변형률 관계