콘크리트과 철근의 재료특성 : 건조수축/온도변화/인장강도/조합응력

콘크리트의 재료특성 : 건조수축

 

건조수축의 발생

• 콘크리트는 수화작용에 필요한 수량보다 많은 물을 사용
• 자유수가 대기중으로 증발하면서 수축
• 단위시멘트량이 많을 수록 건조수축 증가

건조수축의 영향

• 콘크리트가 표면부터 건조되므로 해서 표면에 인장, 내부에 압축이 발생
• 철근까지 건조수축이 진행되는 경우 철근 주변에 인장 철근에 압축 발생

 

 

 

콘크리트의 재료특성 : 온도변화

• 우리나라에서는 온도승강을 보통의 경우 : 20'c 부재의 최소치수가 700mm 이상인 경우 : 15'c
• 구조물의 시공완료 시기를 연평균 기온으로 가정
• 예) 연평균기온 10'c 가정하면 겨울 : -10'c, 여름 : 30'c
• 열팽창 계수 (온도변형률) : 10x10^-6 / C
• 건조수축과 마찬가지로 부정정 구조물의 경우 매우 큰 온도응력 발생

 

 

 

 

콘크리트의 재료특성 : 인장강도

콘크리트 인장강도 실험 3가지 방법

• 직접 인장강도 실험
• 쪼갬 인장강도 실험
• 휨 인장강도 실험

휨 인장강도 또는 파괴계수 fr실험 (크기순서 : 직접인장강도 < 쪼갬인장강도 < 휨 인장강도 )

 

 

콘크리트의 재료특성 : 조합응력

2축 응력 (2축 응력상태에서의 콘크리트 강도)

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철근

 

철근의 호칭

호칭명	공칭지름(mm)	공칭단면적(cm2)	공칭둘레(cm)	단위무게(kgf/m)
D6	6.35	0.3167	2.0	0.249
D10	9.53	0.7133	3.0	0.560
D13	12.7	1.267	4.0	0.995
D16	15.9	1.986	5.0	1.56
D19	19.1	2.865	6.0	2.25
D22	22.2	3.871	7.0	3.04
D25	25.4	5.067	8.0	3.98
D29	28.6	6.424	9.0	5.04
D32	31.8	7.942	10.0	6.23
D35	34.9	9.566	11.0	7.51
D38	38.1	11.40	12.0	8.95
D41	41.3	13.4	13.0	10.5
D51	50.8	20.27	16.0	15.9

 

 

철근은 단부에 칠해진 색으로도 구분 가능하다.

SD300A - 단부 "녹색" (일반 이형철근)
SD300B - 단부 "백색" (일반 이형철근)
SD350 - 단부 "적색" (고강도 이형철근)
SD400 - 단부 " 황색" (고강도 이형철근)
SD500 - 단부 "흑색" (고강도 이형철근)

 

 

철근의 응력 - 변형률

이형철근의 전형적인 응력 - 변형률 곡선

 

 

철근콘크리트 역학의 기본과정

• 철근의 변형률(인장, 압축)은 그 주위의 콘크리트와 변형률이 같다.
• 하중을 받기 전 평면은 변형 후에도 평면을 유지한다.
• 콘크리트는 어떠한 인장응력도 저항할 수 없다라고 가정한다.
• 철근콘크리트 이론은 실제의 응력- 변형률 관계와 두 구성재료의 강도 특성 또는 그들의 합리적인 단순화에 근거를 둔다.
• 콘크리트의 극한 변형률은 0.003이다.
• 부재 단면의 휨모멘트, 전단력, 수직응력 및 전단응력과 같은 내력은 그 단면에서 외부 하중에 의한 효과와 평형을 이룬다.

 

 

축하중을 받는 부재

축압축력을 받는 부재의 거동과 역학적 성질

• 무근 콘크리트 기둥이 압축하중을 받는 경우 f=P/A
• 신뢰할만한 콘크리트의 최대 압축강도 (실제 구조물의 재하속도는 공시체 실험보다 느리다) : 0.85fck정도

콘크리트의 응력 - 변형률 곡선