설계 강도 값을 비교 시 HPC 적용 제안된 곡선 및 비정형 단면을 고려한 부재는 기 존의 철근콘크리트 직사각형 부재의 성능을 유지하면서 단면의 높이와 인장철근 감 소에 따른 하부인장측면적을 줄임으로써 더욱더 역동적일 수 있는 설계가 가능할 것으로 판단된다.
예제
단면 유형 부재 높이
[mm]
설계 압축강도
[MPa]
인장철근/
단면적 [mm2]
전단철근 간격 [mm]
설계 휨강도 [kN-m]
설계 전단강도
[kN]
RC (a)-500 34 8-D19/
2292.17 (전단 D10)
100 304.00 285.02 HPC (b)-500
130
100 446.40 1144.79
HPC (b)-450 0 396.29 809.88
HPC (b)-450
6-D19/
1719.13 (전단 D10)
0 308.91 809.88
RC-일반 철근콘크리트, HPC-고성능 섬유보강 시멘트복합재
[표 4.3] 곡선 및 비정형 단면 부재 예제 설계 강도 산정(3)
지점과 중앙에서 높이가 같으면서 단면 폭을 다르게 설계한 부재형상이다. 지점에 서 중앙으로 갈수록 조금씩 단면 폭이 넓어지고 부재의 중앙에서 반대편 지점으로 갈수록 다시 부재의 조금씩 단면 폭이 좁아지는 부재 형상을 표현한다. [그림 4.9]
는 부재의 양쪽 지점과 중앙부의 높이를 다르게 설계한 부재형상이다. 지점에서 중 앙으로 갈수록 단면 높이가 점점 길어지고 부재의 중앙에서 반대편 지점으로 갈수 록 다시 부재의 높이가 점점 줄어드는 부재 형상을 표현한다. 이때, 부재에 발생하 는 전단응력을 고려하여 적절한 단면적이 결정되어야 한다. 부재를 형성하는 전체 적인 선 흐름이 자연스럽고 역동성을 갖도록 곡선을 이용하여 구조적 및 기능적 장 점과 미적 효과가 돋보일 수 있는 노출형 솔리드 구조부재의 최종 형상을 개발하였 다.
나. 양단고정
양단고정 된 부재 형상설계 시 부재 전 길이에서 걸쳐 발생하는 응력을 고려하 여 설계하였다. 휨 모멘트 영향이 크고 압축응력 분포가 큰 부재 양쪽 지점과 중앙 에 단면 2차 모멘트를 극대화하였다. 부재의 중앙에서는 정모멘트가 발생하면서 상 부측은 압축응력, 하부측은 인장응력이 나타난다. 양쪽 지점에서는 가장 큰 부모멘 트가 발생하면서 상부측은 인장응력, 하부측은 압축응력이 나타나기 때문에 단면이 서로 반대가 되는 개념을 갖도록 하였다. 또한, 부재의 중앙은 양쪽 지점보다 부담 하는 응력이 작지만 가장 큰 정모멘트가 발생하기 때문에 부재의 성능에 영향이 미 치지 않을 정도 일정 수준의 단면적이 확보되면서 중앙과 지점의 단면적을 약간 다 르게 설계할 수도 있다. 따라서 부재 지점과 중앙의 높이가 같은 경우와 부재 지점 과 중앙의 응력의 차이로 인해 높이는 달라지는 형상을 제안하였다. [그림 4.10]은 부재의 양쪽 지점과 중앙에서 높이가 같고 단면을 반대로 설계한 부재형상이다. 지 점에서 중앙으로 중앙에서 다시 지점으로 갈수록 부재의 단면을 추적하는 부재 형 상을 표현한다. [그림 4.11]은 부재의 양쪽 지점과 중앙부의 높이를 약간 다르게 설계한 부재형상이다. 중앙으로 갈수록 높이가 약간 낮아지고 단면적은 작아진다.
그리고 중앙에서 반대편 지점으로 갈수록 다시 부재의 높이가 약간 높아지면서 단 면적은 커지는 부재 형상을 표현한다. 이때, 부재에 발생하는 전단응력을 고려하여 적절한 단면적이 결정되어야 한다. 부재를 형성하는 전체적인 선 흐름이 자연스럽 고 역동성을 갖도록 곡선을 이용하여 구조적 및 기능적 장점과 미적 효과가 돋보일
수 있는 노출형 솔리드 구조부재의 최종 형상을 개발하였다.
[그림 4.8] 단순지지 길이 방향 높이 일정한 곡선 및 비정형 구조부재 형상
[그림 4.9] 단순지지 길이 방향 높이 상이한 곡선 및 비정형 구조부재 형상
[그림 4.10] 양단고정 길이 방향 높이 일정한 곡선 및 비정형 구조부재 형상
[그림 4.11] 양단고정 길이 방향 높이 상이한 곡선 및 비정형 구조부재 형상