철근비

1. 본문

철근비는 철근 콘크리트 부재의 단면에서 철근 단면적과 콘크리트 단면적의 비율을 의미합니다. 이는 철근 콘크리트 구조물의 설계 및 거동을 이해하는 데 매우 중요한 개념입니다.
철근비의 정의 및 공식:

• 철근비 (ρ): 철근 단면적 (As) / (콘크리트 유효 단면적 (bd))
• As: 철근량
• b: 보의 폭
• d: 유효 깊이 (보 상단에서 인장 철근 도심까지의 수직 거리)

• 인장 철근비 (ρ): 콘크리트 유효 단면적에 대한 인장 철근 단면적의 비
• 압축 철근비 (ρ'): 콘크리트 유효 단면적에 대한 압축 철근 단면적의 비
• 균형 철근비 (ρb): 인장 철근이 설계 기준 항복 강도에 도달함과 동시에 압축 연단 콘크리트의 변형률이 극한 변형률에 도달하는 단면의 인장 철근비. 콘크리트의 압축 응력과 철근의 인장 응력이 동시에 허용 응력에 도달할 때의 철근비입니다.
• 최소 철근비: 철근 콘크리트 구조에서 철근과 콘크리트의 단면적이 가장 작은 비.
• 최대 철근비: 철근 콘크리트 보에서 철근량이 과도하게 많아지는 것을 방지하기 위해 설정된 철근비의 상한값.
• 과소 철근비: 실제 철근비가 균형 철근비보다 작은 경우. 철근이 먼저 항복하여 연성 파괴 유도.
• 과대 철근비: 실제 철근비가 균형 철근비보다 큰 경우. 콘크리트가 먼저 파괴되어 취성 파괴 발생 가능성.

• 구조물의 거동 예측: 철근비를 통해 철근 콘크리트 보의 휨 파괴 양상을 예측할 수 있습니다.
• 안전성 확보: 철근 콘크리트 구조물의 안전성을 확보하기 위해서는 적절한 철근비를 유지해야 합니다. 일반적으로 균형 철근비 이하로 설계하여 철근의 연성 파괴를 유도하고, 구조물의 안정성을 높입니다.
• 취성 파괴 방지: 과대 철근비는 콘크리트의 취성 파괴(갑작스럽게 파괴가 급작스럽게 일어나는 것)를 유발할 수 있으므로, 철근비를 적절히 조절하여 취성 파괴를 방지해야 합니다.
• 경제성: 균형 철근비는 가장 경제적인 설계이지만, 실제로는 이보다 더 적은 철근량으로 설계 (과소 철근비)합니다.

• 철근 콘크리트 구조는 취성 파괴에 따른 재해에 취약하므로 붕괴가 빠르게 되는 것을 예방해야 합니다.
• 부재의 연성 파괴를 유도하여 붕괴 직전 징후를 파악할 수 있습니다.
• 경제적인 시공과 구조물 안정성 확보를 위해서도 필요합니다.

• 수축/온도 철근비: 콘크리트 전체 단면적에 대한 수축/온도 철근 단면적의 비.
• 철근 콘크리트 보의 설계에서는 피복 두께, 유효 높이, 균형 철근비가 중요합니다.