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[5-3] 교각 휨강성

1. 탄성지진해석을 위해서 교각에 적용하는 휨강성은 전단면강성(\( EI_g \)), 항복강성(\( EI_{y,eff} \)), 유효강성(\( EI_e \)) 중 하나이며, 적용한 휨강성이 적합한지 확인(검증)하여야 한다.


해설

[5-3] 교각 휨강성

1.

\[ EI_{y,eff} = \frac{M_y}{\phi_y} = \frac{M_{yi}}{\phi_{yi}} \]

해설식 (5.3-1)

여기서, \( E \)는 콘크리트의 탄성계수이며 다음과 같다.

\[ E = 8,500 \sqrt[3]{f_{cm}} \text{ (MPa)}, \quad f_{cm} = f_{ck} + (4 \sim 6) \text{ (MPa)} \]

해설식 (5.3-2)

내진성능평가를 위해서는 기본적으로 단면해석을 수행하기 때문에 이로부터 항복강성(\( EI_{y,eff} \))를 결정하지만 만약 단면해석으로부터 산정하지 않는다면 해설식 (5.3-3)로부터 항복유효단면2차모멘트(\( I_{y,eff} \))를 구하여 산정할 수도 있다. 이는 많은 단면해석을 수행하여 상관관계식을 도출한 경험식으로 ‘KDS 24 17 11 교량 내진설계기준(한계상태설계법)’에 채택되었다.

\[ I_{y,eff} = \left( 0.16 + 12 \rho_l + 0.3 \sqrt{\frac{P_u}{f_{ck} A_g}} \right) I_g \]

해설식 (5.3-3)

여기서, \( A_g \) = 교각의 총단면적
\( f_{ck} \) = 콘크리트의 설계기준압축강도
\( I_g \) = 철근을 무시한 교각 전체 단면의 중심축에 대한 단면2차모멘트
\( P_u \) = 계수 축력
\( \rho_l \) = 교각의 축방향철근비

<해설그림 5.3-1> 휨강성 적용(간이법)