제10장 사용성과 내구성

10.1 사용성 (Serviceability)

[LINK] KDS 처짐의 한계값 (기능성 및 사용성 검토)

10.2.1 개요

구조물 설계 시에는 다음의 세 가지 기본 사항을 반드시 검토해야 한다.

• 안전성 (Safety):
  극한하중에 대한 저항 능력 (강도설계법)
• 사용성 (Serviceability):
  사용하중 상태에서의 균열, 처짐, 진동 제어
• 내구성 (Durability):
  설계수명 동안 환경 작용에 저항하여 성능을 유지하는 능력

10.2.2 균열 제어 (Cracking)

철근콘크리트에서 균열은 필연적이나, 미관과 부식 방지를 위해 제어되어야 한다. KDS 14 20 30에 따른 휨철근 간격 제한은 다음과 같다.

$s = 375 \times \left(\frac{210}{f_s}\right) - 2.5c_c \le 300 \times \left(\frac{210}{f_s}\right)$

• $f_s$: 사용하중 시 인장철근의 응력 (보통 $2/3 f_y$ 적용)
• $c_c$: 인장철근 표면과 콘크리트 표면 사이의 최소 피복 두께

10.2.3 처짐 제어 (Deflection)

처짐 계산을 생략할 수 있는 부재의 최소 두께($L/n$) 규정을 준수해야 하며, 이를 초과할 경우 장기처짐을 검토한다.

$\Delta_{long} = \Delta_{sustained} \times \lambda_\Delta, \quad \lambda_\Delta = \frac{\xi}{1 + 50\rho'}$

• $\xi$: 시간경과계수 (5년 이상 재하 시 2.0)
• $\rho'$: 압축철근비 ($A_s' / bd$)

10.2 내구성 (Durability)

내구성 설계는 구조물이 위치한 환경 노출 범주(EC, ES, EF 등)를 설정하는 것부터 시작한다.

노출 범주	열화 현상	설계/시공 대책
EC (탄산화)	CO₂ 침투로 인한 알칼리성 상실	피복두께 확보, W/B비 60% 이하
ES (염해)	염소이온에 의한 철근 부식	콘크리트 강도 상향(35MPa 이상), 에폭시 철근
EF (동결융해)	수분 팽창에 의한 표면 박리	AE제 사용 (적정 공기량 확보)

10.3 보수·보강 및 유지관리

[LINK] 콘크리트 구조의 이음(Joint) 종류

10.4 최소 피복 두께 (KDS 14 20 50)

피복 두께는 철근을 보호하는 가장 중요한 요소이다. 피복이 두꺼울수록 내구성은 좋아지지만, 부재의 유효깊이($d$)가 줄어들어 내력이 감소할 수 있으므로 주의해야 한다.

주요 부위별 최소 피복 두께 (일반 콘크리트):
• 흙에 접하여 콘크리트를 친 후 영구히 흙에 묻히는 경우: 75mm
• 흙에 접하거나 옥외의 공기에 노출되는 콘크리트 (D16 이상): 50mm
• 옥내의 공기에 노출되는 보, 기둥: 40mm
• 옥내의 공기에 노출되는 슬래브, 벽체 (D35 이하): 20mm