철근콘크리트 RC구조 건축에서 철근의 종류와 개념

철근콘크리트 피로 

피로 

• 극심한 반복하중을 받는 구조물은 피로파괴의 위험
• 피로파괴는 취성파괴의 양상을 보임
• 일정하도 이하의 응력은 피로를 검토하지 않아도 좋으나 이상의 응력에 대하여는 피로를 적절한 방법으로 검토

피로를 고려하지 않아도 되는 철근의 응력범위 

철근의 종류	인장응력 및 압축응력 범위
SD 300 (fy=300MPa) SD 350 (fy=350MPa) SD 400 (fy=400MPa)	130MPa 140MPa 150MPa

 

 

 

 

 

중성화

1. 화재온도 육인추정방법

고온에 노출된 콘크리트 수열온도에 따라 색상이 변한다.

1. 300'C 이하 : 색의 변화 거의 없음. 그을음 발생
2. 300'C ~ 600'C : 핑크나 빨간색 (온도가 높을 수록 빨간색에 가깝다.)
3. 600'C ~ 900'C : 연회색
4. 900'C ~ 1000'C : 담황색

콘크리트는 화재를 경험하게 되면 강도저하, 중성화 등의 열화가 발생하게 되므로 구조물의 안정성 평가와 시설물 유지 보수를 위해 비파괴검사와 코어 테스트 등을 실시하여 콘크리트 강도 저감, 중성화 등 열화정도를 정량적으로 평가하는 것이 매우 중요하다.

 

2. 화재시 콘크리트의 중성화 조사를 하는 이유

화재시 콘크리트에 발생하는 대표적 피해로는 강도의 감소와 중성화가 있다. 콘크리트는 수화 생성물인 수산화 칼슘[CA(OH)2]에 의해 강한 알카리성(PH12.5)을 나타낸다. 수산화칼슘이 대기 중의 이산화탄소(co2) 등 산성물질과 화학반응을 일으켜 알카리성을 서서히 잃고 PH8.5~10의 중성으로 변하는 것을 중성화라고 하는데, 화재 발생시에는 탄화수소계의 완전, 불완전연소로 인해 이산화탄소 및 일산화탄소의 농도가 높아지고 이로 인해 중성화는 가속화된다.

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

Ca(OH)2 + 산 = 중화로 알카리성 소실

중성화가 철근 위치까지 진행되면 콘크리트가 철근부식을 막아줄 수 없게 되고 철근이 부식하게 된다. 철근은 부식하면 체적이 약 2.5배 가량 증가하므로 이로 인해 콘크리트에 인장력을 주게 되고 콘크리트는 균열 또는 탈락하게 된다. 

 

 

 

 

 

3.  중성화 측정방법

(1)  측정위치에 코어를 뚫고 청소를 깨끗이 한다.

(2) 1%의 페놀프탈레인 용액을 분사한다.

(3) 알카리성 부분 (PH=10 이상)은 분홍색으로 변하며 색상의 변화상태에 의해 중성화 정도를 파악한다.

4. 온도에 따른 콘크리트의 물리적, 화학적 특성

1.  100'C 이상 : 자유공극수 방출
2.  300'C 이상 : 시멘트 수화물 화학적 변질
3.  400'C 이상 : 화학적 결합수 방출
4.  500'C 이상 : 수산화 칼슘 - 열분해
5.  600'C ~ 800'C : 시멘트 페이스트 수축 및 골재 파열
6. 1000'C ~ 1200'C : 콘크리트 폭열

 

 

 

 

예제를 살펴보자

지간이 12.2m인 그림과 같은 단순보의 즉시처짐을 계산하라. 사용사하중에 의한 집중하중 45kN과 사용 활하중에 의한 집중하중 82kN이 지간중앙에 작용하고 있으며, 보의 자중은 5250N/m 이다. 단면은 강조 설계법으로 설계되었으며, b=350mm, h=600mm, d=546mm, As=5746mm2이고, fck = 28MPa, fy=400MPa이다. n=Es/Ec=7, Ec=27000MPa

 

예제

앞의 예제의 보에서 5년 후의 장기처짐을 계산하라, 사하중만을 지속하중으로 본다.
지속하중에 의한 즉시처짐을 계산해야 한다. 지금의 경우 지속하중은 사하중(고정하중)이고, 사하중에 의한 즉시처짐은 앞의 예제로부터 aid=21.5mm
5년 후이므로 E=2.0이고, 압축철근이 없으므로 p'=0이다. 따라서 장기처짐의 계수ㅅ는 식 ㅅ=E/1+50p' = 2.0 / 1+50x0 = 2
따라서 장기처짐은 다음과 같다
a1=ㅅxaid = 2x 22.3 = 44.6mm