제6장 복철근 직사각형 보의 휨설계

6.1 압축철근 사용 목적

복철근 보는 인장측과 압축측에 모두 철근이 배근된 보를 말한다. 이는 강도 증가, 장기 처짐 감소, 연성 향상, 시공성 개선 등을 위해 사용되며, 주요 보나 강도 증가가 필요한 부재에 적용된다.

6.2 해석 및 설계 가정

• 단면은 휨 후에도 평면을 유지한다.
• 변형률은 선형 분포하며, 철근과 콘크리트의 변형률은 동일 위치에서 같다.
• 콘크리트의 인장강도는 무시하며, 철근은 탄소성 거동으로 가정한다.
• 극한변형률 𝜀cu = 0.0033으로 가정하고, 압축 철근이 항복하지 않으면 변형률로 응력을 산정한다.

6.3 보의 해석과 설계

공칭휨모멘트(𝑀𝑛)는 압축응력(𝐶𝑐, 𝐶𝑠)과 인장응력(𝑇)의 평형으로부터 유도된다. 중립축의 위치(𝑐)에 따라 철근의 항복 여부가 결정되며, 이에 따라 응력 블록과 모멘트 산정식이 달라진다.

6.3.3 설계 절차

1. 단철근 보로 설계 가능 여부 검토
2. 압축철근량 산정
3. 철근 배근: 𝐴𝑠 = 𝐴𝑠1 + 𝐴𝑠2, 𝐴𝑠′ = 𝐴𝑠2
4. 최소 허용변형률(𝜀amin) 검토
5. 𝑀𝑢 ≤ 𝜙𝑀𝑛 조건 확인
6. 균열모멘트 𝑀cr를 기준으로 최소철근량 검토
7. 보폭, 철근 간격 검토
8. 배근도 작성