강도감소계수

강도감소계수(強度減少係數, strength reduction factor, ${\displaystyle \phi }$)는 건설 등 재료의 공칭 강도와 실제 강도 사이에 어쩔 수 없이 생기는 차이나 제작 및 시공상의 불확실성 등을 고려하여 부재를 보강하는 안전 계수이다. 철근-콘크리트에서 인장강도를 무시하는 휨강도의 ${\displaystyle \phi }$는 철근의 탄성 계수(modulus of elasticity) ${\displaystyle E_{s}}$와 함께 항복강도 ${\displaystyle f_{y}}$와 밀접한 연관을 갖는다..

예시 : SD400 철근 또는 PS강재

강도설계법에서 강도감소계수는 최외단 인장철근의 순인장변형률을 통해 결정한다. 최외단 인장철근의 순인장변형률 ε_t는 압축연단에서 최외단 인장철근까지 깊이(d)에서 압축연단에서 중립축까지 거리(c)를 뺀 인장부의 깊이(d-c)와 압축연단에서 중립축까지 거리(c)의 비에 압축연단 콘크리트의 가정된 극한변형률 0.003과 최외단 인장철근의 순인장변형률 ε_t의 비를 동등하게 놓으면 이를 얻을수있다.

${\displaystyle ({d-c}):c=\epsilon _{t}:0.0033}$

따라서

${\displaystyle c\cdot \epsilon _{t}=({d-c})0.0033}$

${\displaystyle \epsilon _{t}={{d-c} \over {c}}\times 0.0033}$

한편 콘크리트 구조기준의 해석과 설계원칙에 따라 압축지배단면(compression-controlled section)의 강도감소계수 ${\displaystyle \phi }$는 아래와 같이 정의한다.

한편 등가직사각형 응력블록의 깊이(a)는 다음과 같다.^[1]

${\displaystyle a=\beta _{1}\times c}$

β₁은 등가직사각형 응력블록과 관계된 계수로, 콘크리트 설계기준 압축강도에 따라 결정된다.^[2]

${\displaystyle \beta _{1}={\begin{cases}0.85-(f_{ck}-28)\times 0.007\geq 0.65&(f_{ck}>28MPa)\\0.85&(f_{ck}\leq 28MPa)\end{cases}}}$

변화구간 단면의 강도감소계수는 압축지배단면일 때, 그리고 인장지배단면일 때 강도감소계수 값을 선형보간하여 계산한다.

${\displaystyle \phi =\phi _{c}+\left({{\epsilon _{t}-0.002} \over {0.003}}\right)\left(0.85-\phi _{c}\right)}$

• ${\displaystyle \phi _{c}}$ : 압축지배단면에서 강도감소계수

압축지배 변형률 한계, 인장지배 변형률 한계값이 변화한다.

ε_y는 철근의 항복변형률이며, 후크의 법칙을 적용하여 계산한다.

${\displaystyle \epsilon _{y}={\frac {f_{y}}{E_{s}}}}$

변화구간 단면의 강도감소계수는 마찬가지로 압축지배단면일 때, 그리고 인장지배단면일 때 강도감소계수 값을 선형보간하여 계산한다.

• 응력-변형도 곡선
• 철근-콘크리트 공학
• 휨 모멘트

• (건축구조설계기준 국토해양부고시 제2009-833호, 국토교통부)http://www.law.go.kr/LSW/admRulInfoP.do?admRulSeq=2000000013477
• (콘크리트구조기준 - 국가법령정보센터 www.law.go.kr) 콘크리트구조기준 2012 국토해양부
• (Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 19, No. 5 pp. 570-576, 2018 https://doi.org/10.5762/KAIS.2018.19.5.570 ISSN 1975-4701 / eISSN 2288-4688 일반철근(SD400) 용접 겹침이음 인장실험-박원태1, 천경식2 1 공주대학교 건설환경공학부, 2 포스코건설 엔지니어링본부 재료구조연구그룹 Tensile Test for Lap Welded Joints of Rebars(SD400) Won-Tae Park , Kyoung-Sik Chun 1 Department of Civil & Environmental Engineering, Kongju National University,2 Material & Structure Research Group, Engineering Division, POSCO E&C)http://jkais99.org/journal/Vol19No05/vol19no05p64.pdf^{[깨진 링크(과거 내용 찾기)]}