설계휨강도 $\phi M_n$ [kN·m]이용률 $M_u/\phi M_n$, $M_u$ = 350 464.6 0.75 ✔ 341.6 1.02 ✘ 0.74배 취성 재료라 $\phi$ 가 작음 압축파괴로 바뀌면 보강근을 늘려도 조금만 오름 📖 근거 📖 설계휨강도 $\phi M_n$ [kN·m]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
취성 재료라 $\phi$ 가 작음 압축파괴로 바뀌면 보강근을 늘려도 조금만 오름
항목 RC (KDS 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 공칭휨강도 $M_n$ $$ M_n=A_s f_y\!\left(d-\frac{a}{2}\right)+A'_s f'_s (d-d') $$
복철근이면 압축철근 항이 더해짐 (단철근은 $A'_s=0$)
$$\begin{aligned}M_n &= A_s f_y\left(d-\frac{a}{2}\right) = 3{,}040 \times 400 \times \left(509.1-\frac{119.2}{2}\right) = \boxed{\mathbf{546.6}\ \text{kN}\cdot\text{m}}\end{aligned}$$
$$ M_n=A_f f_f\!\left(d-\frac{\beta_1 c}{2}\right),\qquad c=\frac{\varepsilon_{cu}}{\varepsilon_{cu}+f_f/E_f}\,d $$
인장지배면 (4.2-7) 로 근사 $c_{bal}$ 은 (4.2-8)
$$\begin{aligned}c &= 142.4\ \text{mm},\quad a = \beta_1 c = 113.9\ \text{mm} \\ M_n &= A_f f_f\left(d-\frac{\beta_1 c}{2}\right) = 3{,}040 \times 382 \times \left(509.1-\frac{113.9}{2}\right) = \boxed{\mathbf{525.5}\ \text{kN}\cdot\text{m}}\end{aligned}$$
설계 원칙 $\phi M_n \ge M_u$ $$ M_u \le \phi M_n $$
힘의 평형조건과 변형률의 적합조건에 기초함
$$\begin{aligned}\phi M_n &= 0.850 \times 546.6 = \boxed{\mathbf{464.6}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ \frac{M_u}{\phi M_n} &= \frac{350.0}{464.6} = \mathbf{0.753}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \phi M_n \ge M_u $$
$M_n$ 은 평형과 적합조건으로 (4.2.1(2)②)
$$\begin{aligned}\phi M_n &= 0.650 \times 525.5 = \boxed{\mathbf{341.6}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ \frac{M_u}{\phi M_n} &= \frac{350.0}{341.6} = \mathbf{1.025}\ \ \color{#d40000}{\times\ \textbf{NG}}\end{aligned}$$
파괴 형태, $\phi$ 철근 항복 인장지배, $\phi$ = 0.85 콘크리트 압축파괴 압축지배, $\phi$ = 0.65 0.76배 RC 는 철근 항복 여부($\varepsilon_t$)로 FRP 는 $\rho_f/\rho_{fb}$ 의 비로 정함 📖 근거 📖 파괴 형태, $\phi$왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
RC 는 철근 항복 여부($\varepsilon_t$)로 FRP 는 $\rho_f/\rho_{fb}$ 의 비로 정함
항목 RC (KDS 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 파괴 형태 판정 $$ \varepsilon_t \le \varepsilon_y:\ \text{압축지배},\quad \varepsilon_t \ge \varepsilon_{t,tcl}:\ \text{인장지배} $$
인장지배 한계 = 0.005 ($f_y\le400$) $f_y>400$ 이면 $2.5\varepsilon_y$ 그 사이는 변화구간
$$\begin{aligned}\varepsilon_t &= 8.53\text{‰},\quad \varepsilon_y = 2.00\text{‰},\quad \varepsilon_{t,tcl} = 5.00\text{‰} \\ &\to\ \text{Tension Controlled},\quad \text{철근 항복}\end{aligned}$$
$$ \varepsilon_{ft} > \varepsilon_{fu}:\ \text{인장파단},\quad \varepsilon_{ft}\le\varepsilon_{fu}:\ \text{콘크리트 압축파괴} $$
동시에 일어나면 균형파괴 판정은 $\rho_f$ 와 $\rho_{fb}$ 의 비교로도 같음
$$\begin{aligned}\rho_f &= \frac{3{,}040}{400 \times 509.1} = 1.493\%,\quad \rho_{fb} = 0.357\% \\ \rho_f &> \rho_{fb}\ \to\ \text{콘크리트 압축파괴}\end{aligned}$$
강도감소계수 $\phi$ $$ \phi=0.65\ (\varepsilon_t\le\varepsilon_y)\ \to\ 0.85\ (\varepsilon_t\ge\varepsilon_{t,tcl}) $$
그 사이는 직선 보간
$$\begin{aligned}\varepsilon_t &= 8.53\text{‰}\ \to\ \phi = \boxed{\mathbf{0.850}\ \text{}}\quad (\text{Tension Controlled})\end{aligned}$$
$$ \phi=\begin{cases}0.55 & \varepsilon_{ft}\ge\varepsilon_{fu}\\ 1.05-0.5\dfrac{\varepsilon_{ft}}{\varepsilon_{fu}} & \\ 0.65 & \varepsilon_{ft}\le0.8\varepsilon_{fu}\end{cases} $$
인장파단 쪽이 더 작음 (RC 와 반대)
$$\begin{aligned}\varepsilon_{ft} &= 9.08\text{‰},\quad \varepsilon_{fu} = 18.89\text{‰},\quad \frac{\varepsilon_{ft}}{\varepsilon_{fu}} = 0.481 \\ \phi &= \boxed{\mathbf{0.650}\ \text{}}\quad (\text{Compression Controlled})\end{aligned}$$
중립축 $c$, 블록 $a$ [mm] 149.0, 119.2 $\varepsilon_t$ = 8.53‰ 142.4, 113.9 $f_f$ = 382 MPa 0.96배 $E_f$ 가 낮아 같은 힘에 변형이 큼 그래서 중립축이 얕음 📖 근거 📖 중립축 $c$, 블록 $a$ [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
$E_f$ 가 낮아 같은 힘에 변형이 큼 그래서 중립축이 얕음
항목 RC (KDS 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 등가응력블록 $\eta$, $\beta_1$, $\varepsilon_{cu}$ $$ C_c=\eta(0.85f_{ck})\,a b,\quad a=\beta_1 c $$
$f_{ck}\le40$: $\eta=1.00$ $\beta_1=0.80$ $\varepsilon_{cu}=0.0033$ (강도가 커지면 표 4.1-2 로 감소)
$$\begin{aligned}\eta &= 1.00,\quad \beta_1 = 0.80,\quad \varepsilon_{cu} = 0.0033 \\ a &= \beta_1 c = 0.80 \times 149.0 = \boxed{\mathbf{119.2}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
$$ \varepsilon_{cu},\ \eta,\ \beta_1 \to \text{KDS 14 20 20} $$
RC 와 같은 블록 계수를 씀 (독자 규정 없음)
$$\begin{aligned}\eta &= 1.00,\quad \beta_1 = 0.80,\quad \varepsilon_{cu} = 0.0033 \\ a &= \beta_1 c = 0.80 \times 142.4 = \boxed{\mathbf{113.9}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
보강근 응력 $f_s$, $f_f$ $$ f_s=E_s\varepsilon_s \le f_y $$
항복 뒤에는 변형률과 무관하게 $f_y$
$$\begin{aligned}\varepsilon_s &= 7.97\text{‰}\ \to\ f_s = \min(E_s\varepsilon_s,\ f_y) = \boxed{\mathbf{400}\ \text{MPa}}\end{aligned}$$
$$ f_f=\sqrt{\frac{(E_f\varepsilon_{cu})^2}{4}+\frac{\eta\,0.85\beta_1 f_{ck}}{\rho_f}E_f\varepsilon_{cu}}-0.5E_f\varepsilon_{cu}\ \le f_{fu} $$
압축파괴 구간 인장파단이면 $f_f = f_{fu}$
$$\begin{aligned}f_{fu} &= C_E f^*_{fu} = 0.85 \times 1{,}000 = 850\ \text{MPa} \\ f_f &= \boxed{\mathbf{382}\ \text{MPa}}\quad (f_f/f_{fu} = 0.45)\end{aligned}$$
보강근비 [%] vs 한계 $\rho$ = 1.493 ≤ $\rho_{max}$ 2.420 0.62 ✔ $\rho_f$ = 1.493, $\rho_{fb}$ = 0.357 $\rho_f/\rho_{fb}$ = 4.18, 압축파괴 구간 RC 는 상한 $\rho_{max}$ 가 한계 FRP 의 $\rho_{fb}$ 는 파괴 형태의 경계 (넘어도 됨) 📖 근거 📖 보강근비 [%] vs 한계왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
RC 는 상한 $\rho_{max}$ 가 한계 FRP 의 $\rho_{fb}$ 는 파괴 형태의 경계 (넘어도 됨)
항목 RC (KDS 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 균형(보강)근비 $\rho_b$, $\rho_{fb}$ $$ \rho_b=\beta_1\eta\frac{0.85f_{ck}}{f_y}\cdot\frac{\varepsilon_{cu}}{\varepsilon_{cu}+\varepsilon_y} $$
인장철근이 항복하는 동시에 콘크리트가 극한변형률에 도달하는 상태
$$\begin{aligned}\rho &= 1.493\%,\quad \rho_b = \boxed{\mathbf{3.175}\ \text{\%}},\quad \rho_{max} = 2.420\%\end{aligned}$$
$$ \rho_f=\frac{A_f}{bd},\qquad \rho_{fb}=\eta\,0.85\beta_1\frac{f_{ck}}{f_{fu}}\cdot\frac{E_f\varepsilon_{cu}}{E_f\varepsilon_{cu}+f_{fu}} $$
항복이 없어 $f_{fu}$ 로 정의함
$$\begin{aligned}\rho_{fb} &= 1.00 \times 0.85 \times 0.80 \times \frac{30}{850} \cdot \frac{E_f\varepsilon_{cu}}{E_f\varepsilon_{cu}+f_{fu}} = \boxed{\mathbf{0.357}\ \text{\%}} \\ \rho_f &= 1.493\%\quad (\rho_f/\rho_{fb} = 4.18)\end{aligned}$$
보강근량 상한 $$ \varepsilon_t \ge \varepsilon_{s,min}\ \Rightarrow\ \rho \le \rho_{max} $$
최소 허용변형률 = 0.004 ($f_y\le400$) 초과하면 $2\varepsilon_y$ 취성 파괴 방지
$$\begin{aligned}\rho &= 1.493\% \le \rho_{max} = 2.420\%\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \text{휨부재는 상한 없음} $$
프리스트레스를 가하지 않은 휨부재의 보강근 변형률 제한은 적용하지 않음 (압축파괴가 오히려 바람직함)
$$\begin{aligned}\text{상한 없음}\quad (\rho_f &= 1.493\%,\ \rho_{fb} = 0.357\%)\end{aligned}$$
최소 보강근량 [mm²] $A_{s,min}$ = 713 ≤ 3,040 0.23 ✔ 적용 대상 아님 (압축파괴 구간) 참고 $A_{f,min}$ = 551 균열 직후 끊어지지 않게 넣는 최소량 FRP 는 $f_{fu}$ 기준 📖 근거 📖 최소 보강근량 [mm²]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
균열 직후 끊어지지 않게 넣는 최소량 FRP 는 $f_{fu}$ 기준
항목 RC (KDS 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 최소 보강근량 $$ \phi M_n \ge 1.2 M_{cr}\quad\text{또는}\quad A_s \ge \tfrac{4}{3}A_{s,req} $$
$M_{cr}$ 은 KDS 14 20 30 (4.2-2) 로
$$\begin{aligned}1.2 M_{cr} &= 1.2 \times 82.8 = 99.4\ \text{kN}\cdot\text{m} \\ \phi M_n &= 464.6 \ge 1.2M_{cr}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ A_{f,min}=\frac{0.41\sqrt{f_{ck}}}{f_{fu}}b_w d \ \ge\ \frac{2.3}{f_{fu}}b_w d $$
$\rho_f\le\rho_{fb}$ (인장파단 구간)일 때만 배근이 소요의 4/3 이상이면 면제
$$\begin{aligned}A_{f,min} &= \max\left(\frac{0.41\sqrt{30}}{850},\ \frac{2.3}{850}\right) b_w d = \boxed{\mathbf{551}\ \text{mm²}} \\ \rho_f &> \rho_{fb}\ \to\ \text{적용 대상 아님 (압축파괴 구간)}\end{aligned}$$
📐 변형률, 응력 도해, RC vs FRP (가운데 단면 = 압축 영역 두 색, 왼쪽 RC, 오른쪽 FRP: 변형률 $\varepsilon_{cu}$, $\varepsilon_t$ 와 중립축 $c$, 등가응력블록 $a = \beta_1 c$, 힘 $C_c$, $C_s$, $T$, $\phi M_n$ 과 지배)
600 400 91 66 A s = A f 3,040.2 mm² c = 149.0 0.0033 0.0085 ✔ 철근 항복 0.0080 c = 142.4 0.0033 ✔ 콘크리트 압축파괴 0.0091 0.0085 a = 119.2 Cc = 1,216.1 kN T = 1,216.1 kN ϕMn = 464.6 kN•m (ϕ = 0.850) (인장지배) [ RC 철근콘크리트 (KDS 14 20 20) ] a = 113.9 Cc = 1,162.2 kN T = 1,162.2 kN ϕMn = 341.6 kN•m (ϕ = 0.650) (압축지배) [ FRP 콘크리트 (KDS 14 20 68, GFRP) ] 📋 단계 요약 ① → ⑤ (엔진 값, 같은 줄에 RC | FRP)
단계 RC (KDS 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) ① 재료 $f_y$ = 400 MPa, $\beta_1$ = 0.80, $\varepsilon_{cu}$ = 0.0033 $f_{fu} = C_E f_{fu}^*$ = 0.85 × 1,000 = 850 MPa , $E_f$ = 45 GPa ② 파괴 형태 $\rho$ 1.493% ≤ $\rho_{max}$ 2.420% → 철근 항복 , 인장지배 $\rho_f/\rho_{fb}$ = 4.18 → 콘크리트 압축파괴 , 압축지배, $\phi$ = 0.65 ③ 중립축 $c$ = 149.0, $a$ = 119.2 mm, $\varepsilon_t$ = 8.53‰ (최소 4.00‰) $c$ = 142.4, $a$ = 113.9 mm, $f_f$ = 382 MPa ≤ $f_{fu}$ 850 ④ 휨강도 $M_n$ = 546.6, $\phi M_n$ = 464.6 kN·m ($\phi$ 0.85) $M_n$ = 525.5, $\phi M_n$ = 341.6 kN·m ($\phi$ 0.65) ⑤ 판정 $M_u/\phi M_n$ = 350 / 464.6 = 0.75 ✔ OK $M_u/\phi M_n$ = 350 / 341.6 = 1.02 ✘ NG , 아래 치환안 참고
📐 근거, 계산 과정 전체 (조항 📄 = 원문 위치, 파란 블록 = 현재 값 대입 계산, 클릭 = 펼치기) 항목 RC (KDS 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 설계 원칙 $\phi M_n \ge M_u$ $$ M_u \le \phi M_n $$
힘의 평형조건과 변형률의 적합조건에 기초함
$$\begin{aligned}\phi M_n &= 0.850 \times 546.6 = \boxed{\mathbf{464.6}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ \frac{M_u}{\phi M_n} &= \frac{350.0}{464.6} = \mathbf{0.753}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \phi M_n \ge M_u $$
$M_n$ 은 평형과 적합조건으로 (4.2.1(2)②)
$$\begin{aligned}\phi M_n &= 0.650 \times 525.5 = \boxed{\mathbf{341.6}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ \frac{M_u}{\phi M_n} &= \frac{350.0}{341.6} = \mathbf{1.025}\ \ \color{#d40000}{\times\ \textbf{NG}}\end{aligned}$$
등가응력블록 $\eta$, $\beta_1$, $\varepsilon_{cu}$ $$ C_c=\eta(0.85f_{ck})\,a b,\quad a=\beta_1 c $$
$f_{ck}\le40$: $\eta=1.00$ $\beta_1=0.80$ $\varepsilon_{cu}=0.0033$ (강도가 커지면 표 4.1-2 로 감소)
$$\begin{aligned}\eta &= 1.00,\quad \beta_1 = 0.80,\quad \varepsilon_{cu} = 0.0033 \\ a &= \beta_1 c = 0.80 \times 149.0 = \boxed{\mathbf{119.2}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
$$ \varepsilon_{cu},\ \eta,\ \beta_1 \to \text{KDS 14 20 20} $$
RC 와 같은 블록 계수를 씀 (독자 규정 없음)
$$\begin{aligned}\eta &= 1.00,\quad \beta_1 = 0.80,\quad \varepsilon_{cu} = 0.0033 \\ a &= \beta_1 c = 0.80 \times 142.4 = \boxed{\mathbf{113.9}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
파괴 형태 판정 $$ \varepsilon_t \le \varepsilon_y:\ \text{압축지배},\quad \varepsilon_t \ge \varepsilon_{t,tcl}:\ \text{인장지배} $$
인장지배 한계 = 0.005 ($f_y\le400$) $f_y>400$ 이면 $2.5\varepsilon_y$ 그 사이는 변화구간
$$\begin{aligned}\varepsilon_t &= 8.53\text{‰},\quad \varepsilon_y = 2.00\text{‰},\quad \varepsilon_{t,tcl} = 5.00\text{‰} \\ &\to\ \text{Tension Controlled},\quad \text{철근 항복}\end{aligned}$$
$$ \varepsilon_{ft} > \varepsilon_{fu}:\ \text{인장파단},\quad \varepsilon_{ft}\le\varepsilon_{fu}:\ \text{콘크리트 압축파괴} $$
동시에 일어나면 균형파괴 판정은 $\rho_f$ 와 $\rho_{fb}$ 의 비교로도 같음
$$\begin{aligned}\rho_f &= \frac{3{,}040}{400 \times 509.1} = 1.493\%,\quad \rho_{fb} = 0.357\% \\ \rho_f &> \rho_{fb}\ \to\ \text{콘크리트 압축파괴}\end{aligned}$$
균형(보강)근비 $\rho_b$, $\rho_{fb}$ $$ \rho_b=\beta_1\eta\frac{0.85f_{ck}}{f_y}\cdot\frac{\varepsilon_{cu}}{\varepsilon_{cu}+\varepsilon_y} $$
인장철근이 항복하는 동시에 콘크리트가 극한변형률에 도달하는 상태
$$\begin{aligned}\rho &= 1.493\%,\quad \rho_b = \boxed{\mathbf{3.175}\ \text{\%}},\quad \rho_{max} = 2.420\%\end{aligned}$$
$$ \rho_f=\frac{A_f}{bd},\qquad \rho_{fb}=\eta\,0.85\beta_1\frac{f_{ck}}{f_{fu}}\cdot\frac{E_f\varepsilon_{cu}}{E_f\varepsilon_{cu}+f_{fu}} $$
항복이 없어 $f_{fu}$ 로 정의함
$$\begin{aligned}\rho_{fb} &= 1.00 \times 0.85 \times 0.80 \times \frac{30}{850} \cdot \frac{E_f\varepsilon_{cu}}{E_f\varepsilon_{cu}+f_{fu}} = \boxed{\mathbf{0.357}\ \text{\%}} \\ \rho_f &= 1.493\%\quad (\rho_f/\rho_{fb} = 4.18)\end{aligned}$$
보강근 응력 $f_s$, $f_f$ $$ f_s=E_s\varepsilon_s \le f_y $$
항복 뒤에는 변형률과 무관하게 $f_y$
$$\begin{aligned}\varepsilon_s &= 7.97\text{‰}\ \to\ f_s = \min(E_s\varepsilon_s,\ f_y) = \boxed{\mathbf{400}\ \text{MPa}}\end{aligned}$$
$$ f_f=\sqrt{\frac{(E_f\varepsilon_{cu})^2}{4}+\frac{\eta\,0.85\beta_1 f_{ck}}{\rho_f}E_f\varepsilon_{cu}}-0.5E_f\varepsilon_{cu}\ \le f_{fu} $$
압축파괴 구간 인장파단이면 $f_f = f_{fu}$
$$\begin{aligned}f_{fu} &= C_E f^*_{fu} = 0.85 \times 1{,}000 = 850\ \text{MPa} \\ f_f &= \boxed{\mathbf{382}\ \text{MPa}}\quad (f_f/f_{fu} = 0.45)\end{aligned}$$
공칭휨강도 $M_n$ $$ M_n=A_s f_y\!\left(d-\frac{a}{2}\right)+A'_s f'_s (d-d') $$
복철근이면 압축철근 항이 더해짐 (단철근은 $A'_s=0$)
$$\begin{aligned}M_n &= A_s f_y\left(d-\frac{a}{2}\right) = 3{,}040 \times 400 \times \left(509.1-\frac{119.2}{2}\right) = \boxed{\mathbf{546.6}\ \text{kN}\cdot\text{m}}\end{aligned}$$
$$ M_n=A_f f_f\!\left(d-\frac{\beta_1 c}{2}\right),\qquad c=\frac{\varepsilon_{cu}}{\varepsilon_{cu}+f_f/E_f}\,d $$
인장지배면 (4.2-7) 로 근사 $c_{bal}$ 은 (4.2-8)
$$\begin{aligned}c &= 142.4\ \text{mm},\quad a = \beta_1 c = 113.9\ \text{mm} \\ M_n &= A_f f_f\left(d-\frac{\beta_1 c}{2}\right) = 3{,}040 \times 382 \times \left(509.1-\frac{113.9}{2}\right) = \boxed{\mathbf{525.5}\ \text{kN}\cdot\text{m}}\end{aligned}$$
강도감소계수 $\phi$ $$ \phi=0.65\ (\varepsilon_t\le\varepsilon_y)\ \to\ 0.85\ (\varepsilon_t\ge\varepsilon_{t,tcl}) $$
그 사이는 직선 보간
$$\begin{aligned}\varepsilon_t &= 8.53\text{‰}\ \to\ \phi = \boxed{\mathbf{0.850}\ \text{}}\quad (\text{Tension Controlled})\end{aligned}$$
$$ \phi=\begin{cases}0.55 & \varepsilon_{ft}\ge\varepsilon_{fu}\\ 1.05-0.5\dfrac{\varepsilon_{ft}}{\varepsilon_{fu}} & \\ 0.65 & \varepsilon_{ft}\le0.8\varepsilon_{fu}\end{cases} $$
인장파단 쪽이 더 작음 (RC 와 반대)
$$\begin{aligned}\varepsilon_{ft} &= 9.08\text{‰},\quad \varepsilon_{fu} = 18.89\text{‰},\quad \frac{\varepsilon_{ft}}{\varepsilon_{fu}} = 0.481 \\ \phi &= \boxed{\mathbf{0.650}\ \text{}}\quad (\text{Compression Controlled})\end{aligned}$$
보강근량 상한 $$ \varepsilon_t \ge \varepsilon_{s,min}\ \Rightarrow\ \rho \le \rho_{max} $$
최소 허용변형률 = 0.004 ($f_y\le400$) 초과하면 $2\varepsilon_y$ 취성 파괴 방지
$$\begin{aligned}\rho &= 1.493\% \le \rho_{max} = 2.420\%\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \text{휨부재는 상한 없음} $$
프리스트레스를 가하지 않은 휨부재의 보강근 변형률 제한은 적용하지 않음 (압축파괴가 오히려 바람직함)
$$\begin{aligned}\text{상한 없음}\quad (\rho_f &= 1.493\%,\ \rho_{fb} = 0.357\%)\end{aligned}$$
최소 보강근량 $$ \phi M_n \ge 1.2 M_{cr}\quad\text{또는}\quad A_s \ge \tfrac{4}{3}A_{s,req} $$
$M_{cr}$ 은 KDS 14 20 30 (4.2-2) 로
$$\begin{aligned}1.2 M_{cr} &= 1.2 \times 82.8 = 99.4\ \text{kN}\cdot\text{m} \\ \phi M_n &= 464.6 \ge 1.2M_{cr}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ A_{f,min}=\frac{0.41\sqrt{f_{ck}}}{f_{fu}}b_w d \ \ge\ \frac{2.3}{f_{fu}}b_w d $$
$\rho_f\le\rho_{fb}$ (인장파단 구간)일 때만 배근이 소요의 4/3 이상이면 면제
$$\begin{aligned}A_{f,min} &= \max\left(\frac{0.41\sqrt{30}}{850},\ \frac{2.3}{850}\right) b_w d = \boxed{\mathbf{551}\ \text{mm²}} \\ \rho_f &> \rho_{fb}\ \to\ \text{적용 대상 아님 (압축파괴 구간)}\end{aligned}$$
환경감소계수 $C_E$ (참고) 해당 없음
RC 해당 없음
$$ C_E=0.85 $$
노출환경 무관 (GFRP)
▴ ① 휨 접기 📚 설계 6종, ↗ 설계 앱 = 절 제목 옆 버튼
설계전단강도 $\phi V_n$ [kN]이용률 $V_u/\phi V_n$, $V_u$ = 150 409.7 0.37 ✔ 221.8 0.68 ✔ 0.54배 $V_c$ 가 반이 되고 스터럽 응력도 제한되어 합이 작음 📖 근거 📖 설계전단강도 $\phi V_n$ [kN]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
$V_c$ 가 반이 되고 스터럽 응력도 제한되어 합이 작음
항목 RC (KDS 14 20 22) FRP (KDS 14 20 68) 설계 원칙, $\phi$전단은 강도 검토 계수하중에 견디는가 $$ V_u \le \phi V_n,\quad V_n = V_c + V_s $$
$\phi_v=0.75$
$$\begin{aligned}\phi V_n &= 0.75\,(V_c + V_s) = 0.75\,(185.9 + 360.4) = \boxed{\mathbf{409.7}\ \text{kN}} \\ \frac{V_u}{\phi V_n} &= \frac{150}{409.7} = \mathbf{0.37}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \phi V_n \ge V_u,\quad V_n = V_c + V_f $$
$\phi_v=0.75$
$$\begin{aligned}\phi V_n &= 0.75\,(V_c + V_f) = 0.75\,(92.9 + 202.7) = \boxed{\mathbf{221.8}\ \text{kN}} \\ \frac{V_u}{\phi V_n} &= \frac{150}{221.8} = \mathbf{0.68}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$V_c$ / $V_s$, $V_f$ [kN] (스터럽 상한) 185.9 / 360.4 (상한 743.6) ✔ $f_{yt}$ = 400 MPa 92.9 / 202.7 (상한 685.5) ✔ $f_{fv}$ = 225 MPa 0.50배 $V_c$ 는 균열단면 중립축 $kd$ 에 비례 $E_f$ 45 GPa 는 철근의 약 1/4, $kd$ 가 반 📖 근거 📖 $V_c$ / $V_s$, $V_f$ [kN] (스터럽 상한)왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
$V_c$ 는 균열단면 중립축 $kd$ 에 비례 $E_f$ 45 GPa 는 철근의 약 1/4, $kd$ 가 반
항목 RC (KDS 14 20 22) FRP (KDS 14 20 68) 콘크리트 전단강도 $V_c$스터럽 없이 콘크리트만으로 버티는 몫 $$ V_c=\frac{1}{6}\left(1+\frac{N_u}{14A_g}\right)\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_w d $$
축력 없으면 $(4.2\text{-}1)$
$$\begin{aligned}V_c &= \tfrac{1}{6}\Big(1+\tfrac{N_u}{14A_g}\Big)\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_w d \\ &= \tfrac{1}{6}\Big(1+\tfrac{0}{14\times240{,}000}\Big)(1.0)\sqrt{30}\times400\times509.1 \\ &= \boxed{\mathbf{185.9}\ \text{kN}}\end{aligned}$$
$$ V_c=\frac{1}{6}(1+k_p)\,k_s\,\beta_v\sqrt{f_{ck}}\,b_w d $$
$k_p=N_u/14A_g$ $k_s=(0.3/d)^{0.25}$ (0.75–1.1 최소보강 만족 시 1) $\beta_v=0.5$ 독자식
$$\begin{aligned}k_p &= N_u/(14A_g) = 0/(14\times240{,}000) = 0.000 \\ k_s &= (0.3/d)^{0.25} = (0.3/0.509)^{0.25} = 0.88 \\ &\to [0.75,\,1.1] \to 0.88\ \to\ 1.00\ (\text{최소보강 만족}) \\ V_c &= \tfrac{1}{6}(1+0.000)(1.00)(\beta_v\,0.5)\sqrt{30}\times400\times509.1 = \boxed{\mathbf{92.9}\ \text{kN}}\end{aligned}$$
스터럽 전단강도, 상한 $V_s$, $V_f$스터럽이 분담하는 몫 상한을 넘을 수 없음 $$ V_s=\frac{A_v f_{yt} d}{s}\le\frac{2}{3}\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_w d $$
$$\begin{aligned}A_v &= 2\times\pi\times13^2/4 = 265\ \text{mm}^2 \\ V_s &= \frac{A_v f_{yt} d}{s} = \frac{265\times400\times509.1}{150} = \boxed{\mathbf{360.4}\ \text{kN}} \\ V_{s,max} &= \tfrac{2}{3}\sqrt{30}\times400\times509.1 = 743.6\ \ge V_s\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ V_f=\frac{A_{fv} f_{ft} d}{s}\le 0.25\,\xi_v f_{ck} b_w z,\quad \xi_v=0.6(1-f_{ck}/250),\ z=0.85d $$
$$\begin{aligned}A_v &= 2\times\pi\times13^2/4 = 265\ \text{mm}^2 \\ V_f &= \frac{A_{fv} f_{ft} d}{s} = \frac{265\times225\times509}{150} = \boxed{\mathbf{202.7}\ \text{kN}} \\ V_{f,max} &= 0.25\,\xi_v f_{ck} b_w z = 0.25\times0.528\times30\times400\times433 = 685.5\ \ge V_f\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
스터럽 설계응력FRP는 굽힘부 강도에 걸림 $$ f_{yt}\le 500\ \text{MPa} $$
$$\begin{aligned}f_{yt} &= 400\ \text{MPa} \le 500\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ f_{ft}=0.005E_f\le f_{fb} $$
$f_{fb}$ = 굽힘부 설계기준인장강도 (앱: $(0.05r_b/d_b+0.3)f_{fu}$ 근사 직접 입력 가능)
$$\begin{aligned}f_{fb} &= (0.05\,r_b/d_b + 0.3)\,f_{fu} \\ &= (0.05\times3+0.3)\times850 = 382\ \text{MPa} \\ 0.005E_f &= 0.005\times45{,}000 = 225\ \text{MPa} \\ f_{ft} &= \min(225,\ 382) = \boxed{\mathbf{225}\ \text{MPa}}\end{aligned}$$
스터럽 간격 $s$ / $s_{allow}$ [mm] 150 / 255 0.59 ✔ 150 / 255 0.59 ✔ 간격 상한 $d/2$, 600 mm 는 같음 강도상 소요 간격은 스터럽 응력이 정함 📖 근거 📖 스터럽 간격 $s$ / $s_{allow}$ [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
간격 상한 $d/2$, 600 mm 는 같음 강도상 소요 간격은 스터럽 응력이 정함
항목 RC (KDS 14 20 22) FRP (KDS 14 20 68) 간격 제한 $s_{max}$균열이 스터럽을 비껴가지 않게 하는 상한 $$ s\le d/2,\ 600\ \text{mm} $$
$V_s>\tfrac{1}{3}\lambda\sqrt{f_{ck}}b_w\,d$ 이면 절반
$$\begin{aligned}s_{max} &= \min(d/2,\,600) = \min(255,\,600) = 255\ \text{mm} \\ V_s &= 360.4 \le \tfrac{1}{3}\sqrt{f_{ck}}\,b_w d = 371.8\ \to\ \text{절반 규정 미적용} \\ s_{allow} &= \min(s_{req},\,s_{min},\,s_{max}) = \min(3{,}833,\,758,\,255) \\ &= \boxed{\mathbf{255}\ \text{mm}} \ \ge s = 150\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ s\le d/2,\ 600\ \text{mm} $$
KDS 14 20 22 4.3.2 준용 (단 4.3.2(2) 제외)
$$\begin{aligned}s_{max} &= \min(d/2,\,600) = \min(255,\,600) = 255\ \text{mm} \\ V_f &= 202.7 \le \tfrac{1}{3}\sqrt{f_{ck}}\,b_w d = 371.8\ \to\ \text{절반 규정 미적용} \\ s_{allow} &= \min(s_{req},\,s_{min},\,s_{max}) = \min(284,\,427,\,255) \\ &= \boxed{\mathbf{255}\ \text{mm}} \ \ge s = 150\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
판정 구간, 최소 전단보강 $A_{v,min}$ [mm²] ③ 계산 배근 52 ≤ 배치 265 0.20 ✔ ③ 계산 배근 93 ≤ 배치 265 0.35 ✔ 1.78배 $\tfrac{1}{2}\phi V_c$, $\phi V_c$ 로 가르는 3단계 판정 최소량은 FRP 응력 기준 📖 근거 📖 판정 구간, 최소 전단보강 $A_{v,min}$ [mm²]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
$\tfrac{1}{2}\phi V_c$, $\phi V_c$ 로 가르는 3단계 판정 최소량은 FRP 응력 기준
항목 RC (KDS 14 20 22) FRP (KDS 14 20 68) 소요 스터럽량강도가 모자란 만큼 채워야 하는 양 $$ \frac{A_v}{s}=\frac{V_u-\phi V_c}{\phi f_{yt} d} $$
$$\begin{aligned}\phi V_c &= 0.75\times185.9 = 139.4 < V_u = 150\ \to\ \text{스터럽 필요} \\ \frac{A_v}{s} &= \frac{V_u-\phi V_c}{\phi f d} = \frac{(150-139.4)\times10^3}{0.75\times400\times509} \\ &= \boxed{\mathbf{0.069}\ \text{mm²/mm}} \\ s_{req} &= A_v\big/\tfrac{A_v}{s} = 265/0.069 = 3{,}833\ \text{mm}\end{aligned}$$
$$ \frac{A_{fv}}{s}=\frac{V_u-\phi V_c}{\phi f_{ft} d} $$
$$\begin{aligned}\phi V_c &= 0.75\times92.9 = 69.7 < V_u = 150\ \to\ \text{스터럽 필요} \\ \frac{A_v}{s} &= \frac{V_u-\phi V_c}{\phi f d} = \frac{(150-69.7)\times10^3}{0.75\times225\times509} \\ &= \boxed{\mathbf{0.935}\ \text{mm²/mm}} \\ s_{req} &= A_v\big/\tfrac{A_v}{s} = 265/0.935 = 284\ \text{mm}\end{aligned}$$
최소 전단보강 $A_{v,min}$강도상 필요 없어도 넣는 최소량 $$ A_{v,min}=0.0625\sqrt{f_{ck}}\frac{b_w s}{f_{yt}}\ \ge\ 0.35\frac{b_w s}{f_{yt}} $$
$V_u > \tfrac{1}{2}\phi V_c$ 구간
$$\begin{aligned}A_{v,min} &= \max(0.0625\sqrt{30},\,0.35)\,\frac{b_w s}{f_{yt}} \\ &= \max(0.342,\,0.35)\times\frac{400\times150}{400} = \boxed{\mathbf{52}\ \text{mm²}} \\ A_v &= 265 \ge 52\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ A_{fv,min}=\max\!\left(0.0625\sqrt{f_{ck}},\ 0.35\right)\frac{b_w s}{f_{ft}} $$
$V_u \ge 0.5\phi V_c$ 구간
$$\begin{aligned}A_{fv,min} &= \max(0.0625\sqrt{30},\,0.35)\,\frac{b_w s}{f_{ft}} \\ &= 0.350\times\frac{400\times150}{225} = \boxed{\mathbf{93}\ \text{mm²}} \\ A_{fv} &= 265 \ge 93\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
📊 판정 구간 도해, RC vs FRP (막대 = 세 구간, 경계 = $\phi V_c$ 의 절반, $\phi V_c$, $\phi V_n$, 빨간 바늘 = $V_u$, 굵은 테두리 = 지금 구간)
RC 초과 = NG FRP 초과 = NG ① 불필요 ② 최소 배근 ③ 계산 배근 1 2 ϕ V c = 70ϕ V c = 139ϕ V n = 410③ 계산 배근 1 2 ϕ V c = 35ϕ V c = 70ϕ V n = 222V u = 150 kN
📋 단계 요약 ① → ⑤ (엔진 값, 같은 줄에 RC | FRP)
단계 RC (KDS 14 20 22) FRP (KDS 14 20 68) ① 콘크리트 $V_c$ = 185.9 kN , $\phi V_c$ = 139.4, $\tfrac{1}{2}\phi V_c$ = 69.7 $V_c$ = 92.9 kN ($kd$ 비례), $\phi V_c$ = 69.7, $\tfrac{1}{2}\phi V_c$ = 34.9 ② 스터럽 $f_{yt}$ = 400 MPa, $V_s$ = 360.4 kN (상한 743.6) ✔ $f_{fv}$ = 225 MPa ($f_{fb}$ = 382), $V_f$ = 202.7 kN (상한 685.5) ✔ ③ 설계전단강도 $\phi V_n$ = 409.7 kN , $V_u/\phi V_n$ = 0.37 ✔ OK , ③ 계산 배근 $\phi V_n$ = 221.8 kN , $V_u/\phi V_n$ = 0.68 ✔ OK , ③ 계산 배근 ④ 간격 강도 3,833, 최소량 758, 상한 255 → $s_{allow}$ = 255 mm vs $s$ 150 ✔ OK 강도 284, 최소량 427, 상한 255 → $s_{allow}$ = 255 mm vs $s$ 150 ✔ OK ⑤ 판정 $\max(V_u/\phi V_n,\ s/s_{allow})$ = 0.59 ✔ OK , 지배 스터럽 간격 $s$ $\max(V_u/\phi V_n,\ s/s_{allow})$ = 0.68 ✔ OK , 지배 전단력 $V_u$
📐 근거, 계산 과정 전체 (조항 📄 = 원문 위치, 파란 블록 = 현재 값 대입 계산, 클릭 = 펼치기) 항목 RC (KDS 14 20 22) FRP (KDS 14 20 68) 설계 원칙, $\phi$전단은 강도 검토 계수하중에 견디는가 $$ V_u \le \phi V_n,\quad V_n = V_c + V_s $$
$\phi_v=0.75$
$$\begin{aligned}\phi V_n &= 0.75\,(V_c + V_s) = 0.75\,(185.9 + 360.4) = \boxed{\mathbf{409.7}\ \text{kN}} \\ \frac{V_u}{\phi V_n} &= \frac{150}{409.7} = \mathbf{0.37}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \phi V_n \ge V_u,\quad V_n = V_c + V_f $$
$\phi_v=0.75$
$$\begin{aligned}\phi V_n &= 0.75\,(V_c + V_f) = 0.75\,(92.9 + 202.7) = \boxed{\mathbf{221.8}\ \text{kN}} \\ \frac{V_u}{\phi V_n} &= \frac{150}{221.8} = \mathbf{0.68}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
콘크리트 전단강도 $V_c$스터럽 없이 콘크리트만으로 버티는 몫 $$ V_c=\frac{1}{6}\left(1+\frac{N_u}{14A_g}\right)\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_w d $$
축력 없으면 $(4.2\text{-}1)$
$$\begin{aligned}V_c &= \tfrac{1}{6}\Big(1+\tfrac{N_u}{14A_g}\Big)\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_w d \\ &= \tfrac{1}{6}\Big(1+\tfrac{0}{14\times240{,}000}\Big)(1.0)\sqrt{30}\times400\times509.1 \\ &= \boxed{\mathbf{185.9}\ \text{kN}}\end{aligned}$$
$$ V_c=\frac{1}{6}(1+k_p)\,k_s\,\beta_v\sqrt{f_{ck}}\,b_w d $$
$k_p=N_u/14A_g$ $k_s=(0.3/d)^{0.25}$ (0.75–1.1 최소보강 만족 시 1) $\beta_v=0.5$ 독자식
$$\begin{aligned}k_p &= N_u/(14A_g) = 0/(14\times240{,}000) = 0.000 \\ k_s &= (0.3/d)^{0.25} = (0.3/0.509)^{0.25} = 0.88 \\ &\to [0.75,\,1.1] \to 0.88\ \to\ 1.00\ (\text{최소보강 만족}) \\ V_c &= \tfrac{1}{6}(1+0.000)(1.00)(\beta_v\,0.5)\sqrt{30}\times400\times509.1 = \boxed{\mathbf{92.9}\ \text{kN}}\end{aligned}$$
스터럽 전단강도, 상한 $V_s$, $V_f$스터럽이 분담하는 몫 상한을 넘을 수 없음 $$ V_s=\frac{A_v f_{yt} d}{s}\le\frac{2}{3}\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_w d $$
$$\begin{aligned}A_v &= 2\times\pi\times13^2/4 = 265\ \text{mm}^2 \\ V_s &= \frac{A_v f_{yt} d}{s} = \frac{265\times400\times509.1}{150} = \boxed{\mathbf{360.4}\ \text{kN}} \\ V_{s,max} &= \tfrac{2}{3}\sqrt{30}\times400\times509.1 = 743.6\ \ge V_s\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ V_f=\frac{A_{fv} f_{ft} d}{s}\le 0.25\,\xi_v f_{ck} b_w z,\quad \xi_v=0.6(1-f_{ck}/250),\ z=0.85d $$
$$\begin{aligned}A_v &= 2\times\pi\times13^2/4 = 265\ \text{mm}^2 \\ V_f &= \frac{A_{fv} f_{ft} d}{s} = \frac{265\times225\times509}{150} = \boxed{\mathbf{202.7}\ \text{kN}} \\ V_{f,max} &= 0.25\,\xi_v f_{ck} b_w z = 0.25\times0.528\times30\times400\times433 = 685.5\ \ge V_f\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
스터럽 설계응력FRP는 굽힘부 강도에 걸림 $$ f_{yt}\le 500\ \text{MPa} $$
$$\begin{aligned}f_{yt} &= 400\ \text{MPa} \le 500\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ f_{ft}=0.005E_f\le f_{fb} $$
$f_{fb}$ = 굽힘부 설계기준인장강도 (앱: $(0.05r_b/d_b+0.3)f_{fu}$ 근사 직접 입력 가능)
$$\begin{aligned}f_{fb} &= (0.05\,r_b/d_b + 0.3)\,f_{fu} \\ &= (0.05\times3+0.3)\times850 = 382\ \text{MPa} \\ 0.005E_f &= 0.005\times45{,}000 = 225\ \text{MPa} \\ f_{ft} &= \min(225,\ 382) = \boxed{\mathbf{225}\ \text{MPa}}\end{aligned}$$
소요 스터럽량강도가 모자란 만큼 채워야 하는 양 $$ \frac{A_v}{s}=\frac{V_u-\phi V_c}{\phi f_{yt} d} $$
$$\begin{aligned}\phi V_c &= 0.75\times185.9 = 139.4 < V_u = 150\ \to\ \text{스터럽 필요} \\ \frac{A_v}{s} &= \frac{V_u-\phi V_c}{\phi f d} = \frac{(150-139.4)\times10^3}{0.75\times400\times509} \\ &= \boxed{\mathbf{0.069}\ \text{mm²/mm}} \\ s_{req} &= A_v\big/\tfrac{A_v}{s} = 265/0.069 = 3{,}833\ \text{mm}\end{aligned}$$
$$ \frac{A_{fv}}{s}=\frac{V_u-\phi V_c}{\phi f_{ft} d} $$
$$\begin{aligned}\phi V_c &= 0.75\times92.9 = 69.7 < V_u = 150\ \to\ \text{스터럽 필요} \\ \frac{A_v}{s} &= \frac{V_u-\phi V_c}{\phi f d} = \frac{(150-69.7)\times10^3}{0.75\times225\times509} \\ &= \boxed{\mathbf{0.935}\ \text{mm²/mm}} \\ s_{req} &= A_v\big/\tfrac{A_v}{s} = 265/0.935 = 284\ \text{mm}\end{aligned}$$
최소 전단보강 $A_{v,min}$강도상 필요 없어도 넣는 최소량 $$ A_{v,min}=0.0625\sqrt{f_{ck}}\frac{b_w s}{f_{yt}}\ \ge\ 0.35\frac{b_w s}{f_{yt}} $$
$V_u > \tfrac{1}{2}\phi V_c$ 구간
$$\begin{aligned}A_{v,min} &= \max(0.0625\sqrt{30},\,0.35)\,\frac{b_w s}{f_{yt}} \\ &= \max(0.342,\,0.35)\times\frac{400\times150}{400} = \boxed{\mathbf{52}\ \text{mm²}} \\ A_v &= 265 \ge 52\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ A_{fv,min}=\max\!\left(0.0625\sqrt{f_{ck}},\ 0.35\right)\frac{b_w s}{f_{ft}} $$
$V_u \ge 0.5\phi V_c$ 구간
$$\begin{aligned}A_{fv,min} &= \max(0.0625\sqrt{30},\,0.35)\,\frac{b_w s}{f_{ft}} \\ &= 0.350\times\frac{400\times150}{225} = \boxed{\mathbf{93}\ \text{mm²}} \\ A_{fv} &= 265 \ge 93\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
간격 제한 $s_{max}$균열이 스터럽을 비껴가지 않게 하는 상한 $$ s\le d/2,\ 600\ \text{mm} $$
$V_s>\tfrac{1}{3}\lambda\sqrt{f_{ck}}b_w\,d$ 이면 절반
$$\begin{aligned}s_{max} &= \min(d/2,\,600) = \min(255,\,600) = 255\ \text{mm} \\ V_s &= 360.4 \le \tfrac{1}{3}\sqrt{f_{ck}}\,b_w d = 371.8\ \to\ \text{절반 규정 미적용} \\ s_{allow} &= \min(s_{req},\,s_{min},\,s_{max}) = \min(3{,}833,\,758,\,255) \\ &= \boxed{\mathbf{255}\ \text{mm}} \ \ge s = 150\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ s\le d/2,\ 600\ \text{mm} $$
KDS 14 20 22 4.3.2 준용 (단 4.3.2(2) 제외)
$$\begin{aligned}s_{max} &= \min(d/2,\,600) = \min(255,\,600) = 255\ \text{mm} \\ V_f &= 202.7 \le \tfrac{1}{3}\sqrt{f_{ck}}\,b_w d = 371.8\ \to\ \text{절반 규정 미적용} \\ s_{allow} &= \min(s_{req},\,s_{min},\,s_{max}) = \min(284,\,427,\,255) \\ &= \boxed{\mathbf{255}\ \text{mm}} \ \ge s = 150\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
환경감소계수 $C_E$노출 환경에 따른 강도 저감 해당 없음
RC 해당 없음
$$ C_E=0.85 $$
노출환경 무관 (GFRP)
$$\begin{aligned}f_{fu} &= C_E\,f_{fu}^* = 0.85\times1000 = \boxed{\mathbf{850}\ \text{MPa}}\end{aligned}$$
▴ ② 전단 접기 📚 설계 6종, ↗ 설계 앱 = 절 제목 옆 버튼
장기 합계 처짐 [mm]한계 $L$/240 = 25.0 5.82 0.23 ✔ 12.35 0.49 ✔ 2.12배 $I_e$ 가 작음 $n = E_f/E_c$ 가 작고 균열 뒤 강성이 크게 떨어짐 📖 근거 📖 장기 합계 처짐 [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
$I_e$ 가 작음 $n = E_f/E_c$ 가 작고 균열 뒤 강성이 크게 떨어짐
항목 RC (KDS 14 20 30, 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 장기처짐 $\lambda_\Delta$크리프, 건조수축까지 포함 $$ \lambda_\Delta=\frac{\xi}{1+50\rho'},\qquad \xi=2.0\,(5\text{년}),\ 1.4,\ 1.2,\ 1.0 $$
$\Delta_{lt}=\lambda_\Delta\Delta_{sus}$ 합계 $\Delta_L+\Delta_{lt}\le \frac{L}{240}$
$$\begin{aligned}\lambda_\Delta &= \frac{\xi}{1+50\rho'} = \frac{2}{1+50\times0} = 2.00 \\ \Delta_{lt} &= \lambda_\Delta\Delta_{sus} = 2.00\times2.18 = 4.37\ \text{mm} \\ \Delta_L+\Delta_{lt} &= 1.46+4.37 = \boxed{\mathbf{5.82}\ \text{mm}}\ \le\ L/240 = 25.0\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \lambda_\Delta=0.6\,\xi $$
ξ → KDS 14 20 30 4.2.1(5) 압축보강근 무시
$$\begin{aligned}\lambda_\Delta &= 0.6\,\xi = 0.6\times2 = 1.20 \\ \Delta_{lt} &= \lambda_\Delta\Delta_{sus} = 1.20\times6.61 = 7.94\ \text{mm} \\ \Delta_L+\Delta_{lt} &= 4.41+7.94 = \boxed{\mathbf{12.35}\ \text{mm}}\ \le\ L/240 = 25.0\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
순간처짐 $\Delta_i$ 허용처짐얹은 직후 처짐 사용감 $$ \Delta_i=K\frac{M_a L^2}{E_c I_e},\qquad \Delta_L\le\frac{L}{360} $$
탄성처짐공식 ($K$ = 단순 5/48 캔틸레버 1/4 …) 활하중 순간처짐 한계
$$\begin{aligned}\Delta_i &= K\frac{M_a L^2}{E_c I_e} = 0.1042\times\frac{120\times10^6\times6000^2}{27{,}537\times4{,}490\times10^6} = 3.64\ \text{mm} \\ \Delta_{sus} &= 0.60\times3.64 = 2.18 \\ \Delta_L &= \Delta_i-\Delta_{sus} = \boxed{\mathbf{1.46}\ \text{mm}} \\ \Delta_L &\ \le\ L/360 = 16.7\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \Delta_i=K\frac{M_a L^2}{E_c I_e},\qquad \Delta_L\le\frac{L}{360} $$
한계 → KDS 14 20 30 표 4.2-2
$$\begin{aligned}\Delta_i &= K\frac{M_a L^2}{E_c I_e} = 0.1042\times\frac{120\times10^6\times6000^2}{27{,}537\times1{,}482\times10^6} = 11.02\ \text{mm} \\ \Delta_{sus} &= 0.60\times11.02 = 6.61 \\ \Delta_L &= \Delta_i-\Delta_{sus} = \boxed{\mathbf{4.41}\ \text{mm}} \\ \Delta_L &\ \le\ L/360 = 16.7\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
활하중 순간처짐 [mm]한계 $L$/360 = 16.7 1.46 0.09 ✔ 4.41 0.26 ✔ 3.03배 같은 이유 활하중만의 순간 처짐도 $I_e$ 비만큼 커짐 📖 근거 📖 활하중 순간처짐 [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
같은 이유 활하중만의 순간 처짐도 $I_e$ 비만큼 커짐
항목 RC (KDS 14 20 30, 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 순간처짐 $\Delta_i$ 허용처짐얹은 직후 처짐 사용감 $$ \Delta_i=K\frac{M_a L^2}{E_c I_e},\qquad \Delta_L\le\frac{L}{360} $$
탄성처짐공식 ($K$ = 단순 5/48 캔틸레버 1/4 …) 활하중 순간처짐 한계
$$\begin{aligned}\Delta_i &= K\frac{M_a L^2}{E_c I_e} = 0.1042\times\frac{120\times10^6\times6000^2}{27{,}537\times4{,}490\times10^6} = 3.64\ \text{mm} \\ \Delta_{sus} &= 0.60\times3.64 = 2.18 \\ \Delta_L &= \Delta_i-\Delta_{sus} = \boxed{\mathbf{1.46}\ \text{mm}} \\ \Delta_L &\ \le\ L/360 = 16.7\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \Delta_i=K\frac{M_a L^2}{E_c I_e},\qquad \Delta_L\le\frac{L}{360} $$
한계 → KDS 14 20 30 표 4.2-2
$$\begin{aligned}\Delta_i &= K\frac{M_a L^2}{E_c I_e} = 0.1042\times\frac{120\times10^6\times6000^2}{27{,}537\times1{,}482\times10^6} = 11.02\ \text{mm} \\ \Delta_{sus} &= 0.60\times11.02 = 6.61 \\ \Delta_L &= \Delta_i-\Delta_{sus} = \boxed{\mathbf{4.41}\ \text{mm}} \\ \Delta_L &\ \le\ L/360 = 16.7\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
유효 단면2차모멘트 $I_e$ [mm⁴], $I_e/I_g$ 4,490 $\times 10^6$, 0.62 $M_{cr}$ = 82.8 kN·m, 균열 1,482 $\times 10^6$, 0.21 $n_f$ = 1.63 (RC $n$ = 7.26) 0.33배 균열 뒤 남는 강성 FRP 는 Bischoff 식 📖 근거 📖 유효 단면2차모멘트 $I_e$ [mm⁴], $I_e/I_g$왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
균열 뒤 남는 강성 FRP 는 Bischoff 식
항목 RC (KDS 14 20 30, 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 유효단면2차모멘트 $I_e$갈라진 뒤 남는 강성 $$ I_e=\left(\frac{M_{cr}}{M_a}\right)^3 I_g+\left[1-\left(\frac{M_{cr}}{M_a}\right)^3\right]I_{cr}\ \le I_g $$
Branson
$$\begin{aligned}\left(\tfrac{M_{cr}}{M_a}\right)^3 &= \left(\tfrac{82.8}{120}\right)^3 = 0.3287 \\ I_e &= 0.3287\times7{,}200 + (1-0.3287)\times3{,}163 = \boxed{\mathbf{4{,}490}\ \text{×10⁶ mm⁴}} \\ \frac{I_e}{I_g} &= \mathbf{0.624}\end{aligned}$$
$$ I_e=\frac{I_{cr}}{1-\gamma\left(\frac{0.8M_{cr}}{M_a}\right)^2\left[1-\frac{I_{cr}}{I_g}\right]}\ (M_a>0.8M_{cr}),\quad \gamma=1.72-0.72\frac{0.8M_{cr}}{M_a} $$
Bischoff + $0.8M_{cr}$ (ACI 440.11 계보) $M_a\le0.8M_{cr}$ 이면 $I_g$
$$\begin{aligned}\gamma &= 1.72-0.72\left(\tfrac{0.8M_{cr}}{M_a}\right) = 1.72-0.72\times0.552 = 1.322 \\ I_e &= \frac{I_{cr}}{1-\gamma\left(\tfrac{0.8M_{cr}}{M_a}\right)^2\left[1-\tfrac{I_{cr}}{I_g}\right]} = \frac{965}{1-1.322\times0.552^2\times(1-0.134)} \\ &= \boxed{\mathbf{1{,}482}\ \text{×10⁶ mm⁴}} \\ \frac{I_e}{I_g} &= \mathbf{0.206}\end{aligned}$$
균열모멘트 $M_{cr}$, $f_r$이 값을 넘으면 갈라져 강성이 줌 $$ M_{cr}=\frac{f_r I_g}{y_t},\quad f_r=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}} $$
$$\begin{aligned}f_r &= 0.63\sqrt{30} = 3.45\ \text{MPa} \\ I_g &= \tfrac{400\times600^3}{12} = 7{,}200\times10^6\ \text{mm}^4 \\ M_{cr} &= \frac{f_r I_g}{y_t} = \frac{3.45\times7{,}200\times10^6}{300} = \boxed{\mathbf{82.8}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ M_s &= 120\ >\ M_{cr} = 82.8\ \to\ \text{균열 단면 → 균열 및 처짐 검토}\end{aligned}$$
$$ M_{cr}=\frac{f_r I_g}{y_t},\quad f_r=0.63\sqrt{f_{ck}} $$
균열 판정은 $M_a>0.8M_{cr}$ (4.4-3)
$$\begin{aligned}f_r &= 0.63\sqrt{30} = 3.45\ \text{MPa} \\ I_g &= \tfrac{400\times600^3}{12} = 7{,}200\times10^6\ \text{mm}^4 \\ M_{cr} &= \frac{f_r I_g}{y_t} = \frac{3.45\times7{,}200\times10^6}{300} = \boxed{\mathbf{82.8}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ M_s &= 120\ >\ 0.8M_{cr} = 66.3\ \to\ \text{균열 단면 → 균열 및 처짐 검토}\end{aligned}$$
균열 제어 간격 $s$ / $s_{max}$ [mm] 134 / 950 0.14 ✔ 134 / 231 0.58 ✔ 0.24배 RC 는 간격으로 간접 제어 FRP 는 균열폭 식으로 직접 제어 📖 근거 📖 균열 제어 간격 $s$ / $s_{max}$ [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
RC 는 간격으로 간접 제어 FRP 는 균열폭 식으로 직접 제어
항목 RC (KDS 14 20 30, 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 균열 제어 간격 $s_{max}$균열폭을 허용값 이하로 $$ s=375\frac{\kappa_{cr}}{f_s}-2.5c_c,\qquad s=300\frac{\kappa_{cr}}{f_s}\ \ \text{중 작은 값} $$
$\kappa_{cr}$ = 280(건조환경) / 210(그 외) $c_c$ = 철근 표면–콘크리트 표면 최소 두께 철근 1본이면 인장연단 폭을 $s$로
$$\begin{aligned}s_1 &= 375\frac{\kappa_{cr}}{f_s}-2.5c_c = 375\times\frac{280}{88}-2.5\times53 = 1{,}055 \\ s_2 &= 300\frac{\kappa_{cr}}{f_s} = 300\times\frac{280}{88} = 950 \\ s_{max} &= \min(s_1,\,s_2) = \boxed{\mathbf{950}\ \text{mm}} \\ s &= \frac{b-2c_c-d_b}{n-1} = \frac{400-2\times53-25.4}{3-1} = 134\ \le\ s_{max}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ s_{max}=1.15\frac{E_f w_a}{f_{fs}k_b}-2.5c_c\ \le\ 0.94\frac{E_f w_a}{f_{fs}k_b} $$
$w_a$ = 0.7 mm (별도 규정 없을 때) 상한 계수 0.94 (ACI 0.92와 다름) 1본이면 인장연단 폭 (4)
$$\begin{aligned}\frac{E_fw}{f_{fs}k_b} &= \frac{45{,}000\times0.7}{83\times1.20} = 316.3 \\ s_1 &= 1.15\times316.3-2.5\times53 = 231 \\ s_2 &= 0.94\times316.3 = 297 \\ s_{max} &= \min(s_1,\,s_2) = \boxed{\mathbf{231}\ \text{mm}} \\ s &= \frac{b-2c_c-d_b}{n-1} = \frac{400-2\times53-25.4}{3-1} = 134\ \le\ s_{max}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
허용균열폭 $w$ 부착계수 $k_b$, $C_b$ $$ \kappa_{cr}=280\ (\text{건조환경})\ /\ 210\ (\text{그 외}) $$
균열폭 대신 노출계수 $\kappa_{cr}$로 간접 제어
$$\begin{aligned}\kappa_{cr} &= 280\ (\text{건조환경})\end{aligned}$$
$$ k_b=1.2,\qquad w_a=0.7\ \text{mm} $$
$$\begin{aligned}k_b &= 1.20 \\ w &= 0.7\ \text{mm}\end{aligned}$$
사용응력, 지속응력 [MPa] $f_s$ = 88, 규정 없음 $f_{fs}$ = 83 / 168 ✔ 지속 50 / 255 (0.30$f_{fu}$) 0.49 ✔ 0.94배 FRP 만의 규정 크리프 파단을 막는 지속응력 한계 📖 근거 📖 사용응력, 지속응력 [MPa]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
FRP 만의 규정 크리프 파단을 막는 지속응력 한계
항목 RC (KDS 14 20 30, 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 사용응력 한계 응력, 피복 제한전체 사용하중 응력의 한계 균열폭 제어 해당 없음
RC 해당 없음 (간격 제한만으로 균열폭 제어)
$$ f_{fs}\le\frac{0.36E_f}{d_c\beta_{cr}k_b} $$
$d_c$ = 인장연단–최외측 보강근 중심 $\beta_{cr}=(h-kd)/(d-kd)$ 0.36 mm = 0.014 in (= $w/2$) 환산
$$\begin{aligned}\beta_{cr} &= \frac{h-kd}{d-kd} = \frac{600-100.7}{509.1-100.7} = 1.223 \\ d_c &= c_c+d_b/2 = 65.7\ \text{mm} \\ f_{fs,lim} &= \frac{0.36E_f}{d_c\beta_{cr}k_b} = \frac{0.36\times45{,}000}{65.7\times1.223\times1.20} = \boxed{\mathbf{168}\ \text{MPa}} \\ f_{fs} &= 83\ \le\ 168\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
지속 사용응력 $f_{fs,sus}$지속하중분만의 응력 크리프 파단 방지 해당 없음
RC 해당 없음
$$ f_{fs,sus}=M_{s,sus}\frac{n_f d(1-k_{cr})}{I_{cr}}\ \le\ 0.30f_{fu} $$
$$\begin{aligned}M_{s,sus} &= 0.60\times120 = 72.0\ \text{kN}\cdot\text{m} \\ f_{fs,sus} &= \frac{M_{s,sus}\,n_f\,d(1-k)}{I_{cr}} = \boxed{\mathbf{50}\ \text{MPa}} \\ &\ \le\ 0.30f_{fu} = 0.30\times850 = 255\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
📉 처짐 도해, RC vs FRP (점선 = 활하중 순간, 실선 = 장기 합계, 가로 점선 = 한계)
M s = 120 kN·m (지속 60%), 등분포 환산, 단순지지L = 6 m, 단순지지과장 배율, RC, FRP 같은 축 RC 장기 합계 5.8 mm FRP 장기 합계 12.3 mm RC 장기 합계 5.8 mm 활하중 순간 1.5 mm FRP 장기 합계 12.3 mm 활하중 순간 4.4 mm 활하중 한계 $\dfrac{L}{360}$ = 16.7 mm
장기 한계 $\dfrac{L}{240}$ = 25.0 mm
📋 단계 요약 ① → ⑤ (엔진 값, 같은 줄에 RC | FRP)
단계 RC (KDS 14 20 30, 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) ① 단면 $n = E_s/E_c$ = 7.26, $kd$ = 188.2 mm, $I_{cr}/I_g$ = 0.44 $n_f = E_f/E_c$ = 1.63, $kd$ = 100.7 mm, $I_{cr}/I_g$ = 0.13 ② 균열, 강성 $M_s$ 120 vs $M_{cr}$ 82.8 kN·m → 균열 , $I_e/I_g$ = 0.62 (Branson) $M_s$ 120 vs $M_{cr}$ 82.8 kN·m → 균열 , $I_e/I_g$ = 0.21 (Bischoff) ③ 처짐 활하중 1.46 / 16.7 ✔ OK , 장기 합계 5.82 / 25.0 mm ✔ OK ($\lambda_\Delta$ 2.00) 활하중 4.41 / 16.7 ✔ OK , 장기 합계 12.35 / 25.0 mm ✔ OK ($\lambda_\Delta$ 1.20) ④ 균열 간격 $f_s$ = 88 MPa → $s_{max}$ = 950, 현재 $s$ = 134 mm ✔ OK $f_{fs}$ = 83 MPa, $k_b$ = 1.2 → $s_{max}$ = 231, 현재 $s$ = 134 mm ✔ OK ⑤ 응력, 판정 응력 규정 없음, 최대 이용률 0.23 ✔ OK , 지배 장기 합계 처짐 $f_{fs}$ = 83 / 168 ✔ , 지속 50 / 255 ✔ , 최대 이용률 0.58 ✔ OK , 지배 균열 간격
📐 근거, 계산 과정 전체 (조항 📄 = 원문 위치, 파란 블록 = 현재 값 대입 계산, 클릭 = 펼치기) 항목 RC (KDS 14 20 30, 14 20 20) FRP (KDS 14 20 68) 검토 항목, 한계 $$ \Delta_L\le\frac{L}{360},\quad \Delta_L+\Delta_{lt}\le\frac{L}{240} $$
처짐 한계 = 표 4.2-2 (사이드바에서 선택) 균열 = KDS 14 20 20 4.2.3 간격 제한 동하중 구조물 $L$/800 (4.2.1(7))
$$ s\le s_{max},\ \ f_{fs}\le f_{fs,lim},\ \ \Delta\le\Delta_{lim},\ \ f_{fs,sus}\le0.30f_{fu} $$
처짐 한계 4.4.2.1(2) → KDS 14 20 30 표 4.2-2 준용
균열모멘트 $M_{cr}$, $f_r$이 값을 넘으면 갈라져 강성이 줌 $$ M_{cr}=\frac{f_r I_g}{y_t},\quad f_r=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}} $$
$$\begin{aligned}f_r &= 0.63\sqrt{30} = 3.45\ \text{MPa} \\ I_g &= \tfrac{400\times600^3}{12} = 7{,}200\times10^6\ \text{mm}^4 \\ M_{cr} &= \frac{f_r I_g}{y_t} = \frac{3.45\times7{,}200\times10^6}{300} = \boxed{\mathbf{82.8}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ M_s &= 120\ >\ M_{cr} = 82.8\ \to\ \text{균열 단면 → 균열 및 처짐 검토}\end{aligned}$$
$$ M_{cr}=\frac{f_r I_g}{y_t},\quad f_r=0.63\sqrt{f_{ck}} $$
균열 판정은 $M_a>0.8M_{cr}$ (4.4-3)
$$\begin{aligned}f_r &= 0.63\sqrt{30} = 3.45\ \text{MPa} \\ I_g &= \tfrac{400\times600^3}{12} = 7{,}200\times10^6\ \text{mm}^4 \\ M_{cr} &= \frac{f_r I_g}{y_t} = \frac{3.45\times7{,}200\times10^6}{300} = \boxed{\mathbf{82.8}\ \text{kN}\cdot\text{m}} \\ M_s &= 120\ >\ 0.8M_{cr} = 66.3\ \to\ \text{균열 단면 → 균열 및 처짐 검토}\end{aligned}$$
사용응력 산정 $k$, $I_{cr}$, RC $f_s$, FRP $f_{fs}$균열단면으로 구한 보강근 응력 아래 두 검토의 입력값 $$ f_s=\frac{M_s\,n\,d(1-k)}{I_{cr}}\ (\text{탄성 균열단면})\quad\text{또는}\quad f_s\approx\tfrac{2}{3}f_y $$
$k=\sqrt{2\rho n+(\rho n)^2}-\rho n$ $I_{cr}=\tfrac{bd^3}{3}k^3+nA_s\,d^2(1-k)^2$ (사이드바에서 계산 / 항복강도의 2/3 선택)
$$\begin{aligned}E_c &= 27.5\ \text{GPa} \\ n &= E/E_c = 200{,}000/27{,}537 = 7.26 \\ \rho &= \frac{A}{bd} = \frac{3{,}040}{400\times509.1} = 0.0149 \\ k &= \sqrt{2\rho n+(\rho n)^2}-\rho n = 0.370 \\ I_{cr} &= \tfrac{bd^3}{3}k^3 + nAd^2(1-k)^2 = 3{,}163\times10^6\ \text{mm}^4 \\ f_{s} &= \frac{M_s\,n\,d(1-k)}{I_{cr}} = \frac{120\times10^6\times7.26\times509.1\times(1-0.370)}{3{,}163\times10^6} = \boxed{\mathbf{88}\ \text{MPa}}\end{aligned}$$
$$ f_{fs}=M_s\frac{n_f d(1-k_{cr})}{I_{cr}} $$
사용하중 모멘트 $M_s$의 탄성 균열 단면 해석 (식은 (4.4-9)의 $M_{s,sus}\to M_s$)
$$\begin{aligned}E_c &= 27.5\ \text{GPa} \\ n &= E/E_c = 45{,}000/27{,}537 = 1.63 \\ \rho &= \frac{A}{bd} = \frac{3{,}040}{400\times509.1} = 0.0149 \\ k &= \sqrt{2\rho n+(\rho n)^2}-\rho n = 0.198 \\ I_{cr} &= \tfrac{bd^3}{3}k^3 + nAd^2(1-k)^2 = 965\times10^6\ \text{mm}^4 \\ f_{fs} &= \frac{M_s\,n\,d(1-k)}{I_{cr}} = \frac{120\times10^6\times1.63\times509.1\times(1-0.198)}{965\times10^6} = \boxed{\mathbf{83}\ \text{MPa}}\end{aligned}$$
균열 제어 간격 $s_{max}$균열폭을 허용값 이하로 $$ s=375\frac{\kappa_{cr}}{f_s}-2.5c_c,\qquad s=300\frac{\kappa_{cr}}{f_s}\ \ \text{중 작은 값} $$
$\kappa_{cr}$ = 280(건조환경) / 210(그 외) $c_c$ = 철근 표면–콘크리트 표면 최소 두께 철근 1본이면 인장연단 폭을 $s$로
$$\begin{aligned}s_1 &= 375\frac{\kappa_{cr}}{f_s}-2.5c_c = 375\times\frac{280}{88}-2.5\times53 = 1{,}055 \\ s_2 &= 300\frac{\kappa_{cr}}{f_s} = 300\times\frac{280}{88} = 950 \\ s_{max} &= \min(s_1,\,s_2) = \boxed{\mathbf{950}\ \text{mm}} \\ s &= \frac{b-2c_c-d_b}{n-1} = \frac{400-2\times53-25.4}{3-1} = 134\ \le\ s_{max}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ s_{max}=1.15\frac{E_f w_a}{f_{fs}k_b}-2.5c_c\ \le\ 0.94\frac{E_f w_a}{f_{fs}k_b} $$
$w_a$ = 0.7 mm (별도 규정 없을 때) 상한 계수 0.94 (ACI 0.92와 다름) 1본이면 인장연단 폭 (4)
$$\begin{aligned}\frac{E_fw}{f_{fs}k_b} &= \frac{45{,}000\times0.7}{83\times1.20} = 316.3 \\ s_1 &= 1.15\times316.3-2.5\times53 = 231 \\ s_2 &= 0.94\times316.3 = 297 \\ s_{max} &= \min(s_1,\,s_2) = \boxed{\mathbf{231}\ \text{mm}} \\ s &= \frac{b-2c_c-d_b}{n-1} = \frac{400-2\times53-25.4}{3-1} = 134\ \le\ s_{max}\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
사용응력 한계 응력, 피복 제한전체 사용하중 응력의 한계 균열폭 제어 해당 없음
RC 해당 없음 (간격 제한만으로 균열폭 제어)
$$ f_{fs}\le\frac{0.36E_f}{d_c\beta_{cr}k_b} $$
$d_c$ = 인장연단–최외측 보강근 중심 $\beta_{cr}=(h-kd)/(d-kd)$ 0.36 mm = 0.014 in (= $w/2$) 환산
$$\begin{aligned}\beta_{cr} &= \frac{h-kd}{d-kd} = \frac{600-100.7}{509.1-100.7} = 1.223 \\ d_c &= c_c+d_b/2 = 65.7\ \text{mm} \\ f_{fs,lim} &= \frac{0.36E_f}{d_c\beta_{cr}k_b} = \frac{0.36\times45{,}000}{65.7\times1.223\times1.20} = \boxed{\mathbf{168}\ \text{MPa}} \\ f_{fs} &= 83\ \le\ 168\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
허용균열폭 $w$ 부착계수 $k_b$, $C_b$ $$ \kappa_{cr}=280\ (\text{건조환경})\ /\ 210\ (\text{그 외}) $$
균열폭 대신 노출계수 $\kappa_{cr}$로 간접 제어
$$\begin{aligned}\kappa_{cr} &= 280\ (\text{건조환경})\end{aligned}$$
$$ k_b=1.2,\qquad w_a=0.7\ \text{mm} $$
$$\begin{aligned}k_b &= 1.20 \\ w &= 0.7\ \text{mm}\end{aligned}$$
유효단면2차모멘트 $I_e$갈라진 뒤 남는 강성 $$ I_e=\left(\frac{M_{cr}}{M_a}\right)^3 I_g+\left[1-\left(\frac{M_{cr}}{M_a}\right)^3\right]I_{cr}\ \le I_g $$
Branson
$$\begin{aligned}\left(\tfrac{M_{cr}}{M_a}\right)^3 &= \left(\tfrac{82.8}{120}\right)^3 = 0.3287 \\ I_e &= 0.3287\times7{,}200 + (1-0.3287)\times3{,}163 = \boxed{\mathbf{4{,}490}\ \text{×10⁶ mm⁴}} \\ \frac{I_e}{I_g} &= \mathbf{0.624}\end{aligned}$$
$$ I_e=\frac{I_{cr}}{1-\gamma\left(\frac{0.8M_{cr}}{M_a}\right)^2\left[1-\frac{I_{cr}}{I_g}\right]}\ (M_a>0.8M_{cr}),\quad \gamma=1.72-0.72\frac{0.8M_{cr}}{M_a} $$
Bischoff + $0.8M_{cr}$ (ACI 440.11 계보) $M_a\le0.8M_{cr}$ 이면 $I_g$
$$\begin{aligned}\gamma &= 1.72-0.72\left(\tfrac{0.8M_{cr}}{M_a}\right) = 1.72-0.72\times0.552 = 1.322 \\ I_e &= \frac{I_{cr}}{1-\gamma\left(\tfrac{0.8M_{cr}}{M_a}\right)^2\left[1-\tfrac{I_{cr}}{I_g}\right]} = \frac{965}{1-1.322\times0.552^2\times(1-0.134)} \\ &= \boxed{\mathbf{1{,}482}\ \text{×10⁶ mm⁴}} \\ \frac{I_e}{I_g} &= \mathbf{0.206}\end{aligned}$$
순간처짐 $\Delta_i$ 허용처짐얹은 직후 처짐 사용감 $$ \Delta_i=K\frac{M_a L^2}{E_c I_e},\qquad \Delta_L\le\frac{L}{360} $$
탄성처짐공식 ($K$ = 단순 5/48 캔틸레버 1/4 …) 활하중 순간처짐 한계
$$\begin{aligned}\Delta_i &= K\frac{M_a L^2}{E_c I_e} = 0.1042\times\frac{120\times10^6\times6000^2}{27{,}537\times4{,}490\times10^6} = 3.64\ \text{mm} \\ \Delta_{sus} &= 0.60\times3.64 = 2.18 \\ \Delta_L &= \Delta_i-\Delta_{sus} = \boxed{\mathbf{1.46}\ \text{mm}} \\ \Delta_L &\ \le\ L/360 = 16.7\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \Delta_i=K\frac{M_a L^2}{E_c I_e},\qquad \Delta_L\le\frac{L}{360} $$
한계 → KDS 14 20 30 표 4.2-2
$$\begin{aligned}\Delta_i &= K\frac{M_a L^2}{E_c I_e} = 0.1042\times\frac{120\times10^6\times6000^2}{27{,}537\times1{,}482\times10^6} = 11.02\ \text{mm} \\ \Delta_{sus} &= 0.60\times11.02 = 6.61 \\ \Delta_L &= \Delta_i-\Delta_{sus} = \boxed{\mathbf{4.41}\ \text{mm}} \\ \Delta_L &\ \le\ L/360 = 16.7\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
장기처짐 $\lambda_\Delta$크리프, 건조수축까지 포함 $$ \lambda_\Delta=\frac{\xi}{1+50\rho'},\qquad \xi=2.0\,(5\text{년}),\ 1.4,\ 1.2,\ 1.0 $$
$\Delta_{lt}=\lambda_\Delta\Delta_{sus}$ 합계 $\Delta_L+\Delta_{lt}\le \frac{L}{240}$
$$\begin{aligned}\lambda_\Delta &= \frac{\xi}{1+50\rho'} = \frac{2}{1+50\times0} = 2.00 \\ \Delta_{lt} &= \lambda_\Delta\Delta_{sus} = 2.00\times2.18 = 4.37\ \text{mm} \\ \Delta_L+\Delta_{lt} &= 1.46+4.37 = \boxed{\mathbf{5.82}\ \text{mm}}\ \le\ L/240 = 25.0\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \lambda_\Delta=0.6\,\xi $$
ξ → KDS 14 20 30 4.2.1(5) 압축보강근 무시
$$\begin{aligned}\lambda_\Delta &= 0.6\,\xi = 0.6\times2 = 1.20 \\ \Delta_{lt} &= \lambda_\Delta\Delta_{sus} = 1.20\times6.61 = 7.94\ \text{mm} \\ \Delta_L+\Delta_{lt} &= 4.41+7.94 = \boxed{\mathbf{12.35}\ \text{mm}}\ \le\ L/240 = 25.0\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
지속 사용응력 $f_{fs,sus}$지속하중분만의 응력 크리프 파단 방지 해당 없음
RC 해당 없음
$$ f_{fs,sus}=M_{s,sus}\frac{n_f d(1-k_{cr})}{I_{cr}}\ \le\ 0.30f_{fu} $$
$$\begin{aligned}M_{s,sus} &= 0.60\times120 = 72.0\ \text{kN}\cdot\text{m} \\ f_{fs,sus} &= \frac{M_{s,sus}\,n_f\,d(1-k)}{I_{cr}} = \boxed{\mathbf{50}\ \text{MPa}} \\ &\ \le\ 0.30f_{fu} = 0.30\times850 = 255\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
최소 두께 (참고) $$ h_{min}=\frac{L}{16}\ (\text{보, 단순지지}),\ \ \frac{L}{20}\ (\text{1방향 슬래브}) $$
만족하면 처짐 계산 생략 가능 $f_y\ne400$: ×(0.43+$f_y$/700)
$$\begin{aligned}h_{min} &= \frac{L}{16} = 375\ \text{mm}\ \le\ h = 600\ \to\ \text{처짐 계산 생략 가능}\end{aligned}$$
해당 없음
최소두께 규정 없음 직접 계산
▴ ③ 사용성 접기 📚 설계 6종, ↗ 설계 앱 = 절 제목 옆 버튼
소요 정착길이 (직선 $l_d$) / 확보 [mm]이용률 소요/확보, 소요/배근 비 1 503 / 1,200 0.42 ✔ 2,400 / 1,200 2.00 ✘ 4.77배 부착 응력식이 다르고 $f_{fu}$ 가 커서 길어짐 규격이 클수록 더 나빠짐 📖 근거 📖 소요 정착길이 (직선 $l_d$) / 확보 [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
부착 응력식이 다르고 $f_{fu}$ 가 커서 길어짐 규격이 클수록 더 나빠짐
항목 RC (KDS 14 20 52) FRP (KDS 14 20 68) $\dfrac{\text{소요}}{\text{배근}}$ 감소 최종 $l_d$여유 배근이 있으면 그만큼 줄일 수 있음 $$ l_d\times\frac{A_{s,req}}{A_{s,prov}}\ \ge300\ \text{mm} $$
$f_y$ 발휘를 특별히 요구하는 경우 미적용
$$\begin{aligned}l_d &= \max(668\times0.753292,\ 300) = \boxed{\mathbf{503}\ \text{mm}}\ (19.8d_b)\end{aligned}$$
$$ l_d\times\frac{A_{f,req}}{A_{f,prov}}\ \ge\max(20d_b,\ 300) $$
$f_{fu}$ 발휘 요구 연속 기계적 정착 시 미적용
$$\begin{aligned}l_d &= \max(2400\times1,\ 20d_b = 508,\ 300) = \boxed{\mathbf{2{,}400}\ \text{mm}}\ (94.5d_b)\end{aligned}$$
정착 원칙 최솟값힘을 콘크리트에 넘기는 데 필요한 최소 길이 $$ l_d\ge300\ \text{mm} $$
묻힘길이 갈고리 기계적 정착의 조합 갈고리는 압축철근 정착에 무효
$$ l_d\ge\max\big(\text{식 }(4.7\text{-}1),\ 20d_b,\ 300\big) $$
갈고리는 인장 영역 보강근에만 유효 (4.7.1.1(2))
직선 $l_d$ ($d_b$ 배수), 표준갈고리 $l_{dh}$ [mm] $l_d$ = 503 (20$d_b$) $l_{dh}$ = 312 $l_d$ = 2,400 (95$d_b$) $l_{dh}$ = 890 4.77배 GFRP 갈고리는 공장 성형만 (G10–G25) 강도 저감 반영 📖 근거 📖 직선 $l_d$ ($d_b$ 배수), 표준갈고리 $l_{dh}$ [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
GFRP 갈고리는 공장 성형만 (G10–G25) 강도 저감 반영
항목 RC (KDS 14 20 52) FRP (KDS 14 20 68) 직선 인장 정착길이 $l_d$갈고리 없이 곧게 묻을 때 필요한 길이 $$ l_d=\frac{0.90\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}\cdot\frac{\alpha\beta\gamma}{\left(\dfrac{c+K_{tr}}{d_b}\right)} $$
$(c+K_{tr})/d_b\le2.5$ 약산식 (4.1-1) $l_{db}=0.6d_b\,f_y/(\lambda\sqrt{f_{ck}})$ × 표 4.1-1 도 허용
$$\begin{aligned}l_d &= \frac{0.90\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}\cdot\frac{\alpha\beta\gamma}{(c+K_{tr})/d_b} = \frac{0.90\times25.4\times400}{1.0\sqrt{30}}\times\frac{1\times1\times1}{2.50} \\ &= \boxed{\mathbf{668}\ \text{mm}}\ (26.3d_b) \\ \text{약산식 }l_{db} &= \frac{0.6\times25.4\times400}{\sqrt{30}} = 1113\ \to\ 1113\ /\ 1669\end{aligned}$$
$$ l_d=\frac{d_b\left(\dfrac{f_{fr}}{0.083\sqrt{f_{ck}}}-340\right)\psi_t}{13.6+\dfrac{c_b}{d_b}} $$
$f_{fr}$ = 요구되는 보강근 응력 $c_b/d_b\le3.5$ $\psi_t$ 는 괄호 밖 (ACI 440.11 계보)
$$\begin{aligned}c_b &= \min(c+d_{bv}+d_b/2,\ s/2) = \min(65.7,\ 67.2) = 65.7 \\ c_b/d_b &= \min(2.59,\,3.5) = 2.59 \\ l_d &= \frac{d_b\left(\dfrac{f_{fr}}{0.083\sqrt{f_{ck}}}-340\right)\psi_t}{13.6+c_b/d_b} = \frac{25.4\left(\dfrac{850}{0.083\sqrt{30}}-340\right)\times1}{13.6+2.59} \\ &= \boxed{\mathbf{2{,}400}\ \text{mm}}\ (94.5d_b)\end{aligned}$$
보정계수 피복비피복과 횡보강이 두꺼울수록 짧아짐 $$ \alpha=1.3\ (\text{상부근}),\ \ \beta=1.5/1.2/1.0\ (\text{에폭시}),\ \alpha\beta\le1.7,\ \ \gamma=0.8\ (\le\text{D19})/1.0,\ \ K_{tr}=\frac{40A_{tr}}{sn} $$
$c$ = 철근 중심–표면 최단거리와 중심간격/2 중 작은 값 간편히 $K_{tr}=0$
$$\begin{aligned}\alpha &= 1\ (일반),\quad \beta = 1,\quad \gamma = 1\ (D22 이상) \\ c &= \min(65.7,\ 67.2) = 65.7 \\ \frac{c+K_{tr}}{d_b} &= \min\!\left(\frac{65.7+0}{25.4},\,2.5\right) = 2.50\end{aligned}$$
$$ \psi_t=1.5\ (\text{아래 }300\text{ mm 초과 타설})\ /\ 1.0,\qquad \frac{c_b}{d_b}\le3.5 $$
$c_b$ = 보강근 중심–콘크리트 외측 거리와 중심 간격/2 중 작은 값
$$\begin{aligned}\psi_t &= 1\ (일반) \\ c_b/d_b &= 2.59\ (\le3.5)\end{aligned}$$
표준갈고리 $l_{dh}$90° 굽혀 정착 직선보다 짧음 $$ l_{hb}=\frac{0.24\beta d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}},\qquad l_{dh}\ge\max(8d_b,\ 150) $$
×0.7 (D35 이하 측면피복 ≥ 70 갈고리 넘어선 피복 ≥ 50) ×0.8 (띠철근 $3d_b$) ×(소요/배근)
$$\begin{aligned}l_{hb} &= \frac{0.24\times1\times25.4\times400}{\sqrt{30}} = 445 \\ l_{dh} &= \max(445\times0.70,\ 8d_b = 203,\ 150) = \boxed{\mathbf{312}\ \text{mm}}\ (\text{꼬리 }12d_b = 305)\end{aligned}$$
$$ l_{dh}=\begin{cases}165\,d_b/\sqrt{f_{ck}} & f_{fu}\le520\\ f_{fu}d_b/(3.1\sqrt{f_{ck}}) & 520\lt f_{fu}\lt1{,}040\\ 330\,d_b/\sqrt{f_{ck}} & f_{fu}\ge1{,}040\end{cases}\ \ \ge\max(12d_b,\ 230) $$
×0.7 (측면피복 > 65 넘어선 피복 ≥ 50) 90° 갈고리만 (4.6.1.1)
$$\begin{aligned}f_{fu} &= 850\ \text{MPa}\ \to\ \text{구간 }520 < f_{fu} < 1040 \\ l_{bhf} &= 850\times25.4/(3.1\sqrt{30}) = 1272 \\ l_{dh} &= \max(1272\times0.7,\ 12d_b = 305,\ 230) = \boxed{\mathbf{890}\ \text{mm}}\ (\text{꼬리 }12d_b,\ r\ge3d_b = 76)\end{aligned}$$
겹침이음 (B급) [mm] 868 (계수 1.3) 3,121 (B급, 계수 1.3) 3.59배 이음은 직선 정착길이의 배수 함께 길어짐 📖 근거 📖 겹침이음 (B급) [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
이음은 직선 정착길이의 배수 함께 길어짐
항목 RC (KDS 14 20 52) FRP (KDS 14 20 68) 겹침이음 (인장)두 보강근을 겹쳐 힘을 넘김 $$ \text{A급 }1.0l_d,\qquad \text{B급 }1.3l_d\ \ (\ge300) $$
$l_d$ = 4.1.2 (300 최솟값 (4) 감소 미적용) A급 = 배근 ≥ 2×소요 & 이음 ≤ 1/2
$$\begin{aligned}l_d^{(4.5.2)} &= 668\ (\text{300 최솟값 및 감소 미적용}) \\ l_{lap} &= \max(1.3\times668,\ 300) = \boxed{\mathbf{868}\ \text{mm}}\ (B급)\end{aligned}$$
$$ \text{A급 }1.0l_d,\qquad \text{B급 }1.3l_d\ \ \ge\max(20d_b,\ 300) $$
G32 이상 겹침이음 불가 (4.7.3.1(2)) $l_d$ 는 300 최솟값 보정계수 미적용
$$\begin{aligned}l_d(f_{fu}) &= 2400\ (\text{최솟값 및 감소 미적용}) \\ l_{lap} &= \max(1.3\times2400,\ 20d_b = 508,\ 300) = \boxed{\mathbf{3{,}121}\ \text{mm}}\ (B급)\end{aligned}$$
정모멘트 정착 $l_d \le \dfrac{\phi M_n}{V_u} + l_a$ [mm] 503 ≤ 2,731 0.18 ✔ 2,400 ≤ 2,048 1.17 ✘ 받침점에서 $\dfrac{\phi M_n}{V_u} + l_a$ 안에 정착이 끝나야 함 📖 근거 📖 정모멘트 정착 $l_d \le \dfrac{\phi M_n}{V_u} + l_a$ [mm]왜 RC 와 FRP 가 다른가, 조항과 식, 현재 값 대입
받침점에서 $\dfrac{\phi M_n}{V_u} + l_a$ 안에 정착이 끝나야 함
항목 RC (KDS 14 20 52) FRP (KDS 14 20 68) 정모멘트 보강근 정착받침점에서 $\dfrac{\phi M_n}{V_u} + l_a$ 안에 끝나야 함 $$ l_d\le\frac{\phi M_n}{V_u}+l_a $$
받침부 압축 반력 구속 시 $\frac{\phi M_n}{V_u}$ ×1.3
$$\begin{aligned}\frac{\phi M_n}{V_u}+l_a &= \frac{464.628\times10^6}{180\times10^3}+150 = \boxed{\mathbf{2{,}731}\ \text{mm}} \\ l_d &= 503\ \le\ 2731\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \text{KDS 14 20 52(4.4.2) 준용},\qquad l_d\ \text{는 }4.7.1 $$
받침부 안쪽 면에서 $f_{fu}$ 발휘 (2)
$$\begin{aligned}\frac{\phi M_n}{V_u}+l_a &= \frac{341.564\times10^6}{180\times10^3}+150 = \boxed{\mathbf{2{,}048}\ \text{mm}} \\ l_d &= 2400\ >\ 2048\ \ \color{#d40000}{\times\ \textbf{NG}}\end{aligned}$$
📐 정착 상세도, RC vs FRP (① 직선 정착, ② 90° 표준갈고리, ③ 겹침이음, 같은 길이 축, 빨간 점선 = 확보 묻힘길이)
① 직선 정착 l d 위험단면 확보 1,200 mm RC l d = 503 mm (20d b ) FRP l d = 2,400 mm (95d b ) ② 90° 표준갈고리 l dh 꼬리 12d b , r ≥ 3d b 위험단면 확보 1,200 mm RC l dh = 312 mm (12d b ) FRP l dh = 890 mm (35d b ) ③ 겹침이음 (B급) 이음 시작 RC 이음 = 868 mm (34d b ) FRP 이음 = 3,121 mm (123d b ) 📋 단계 요약 ① → ⑤ (엔진 값, 같은 줄에 RC | FRP)
단계 RC (KDS 14 20 52) FRP (KDS 14 20 68) ① 조건 $c_b$ = 66 mm ($c_b/d_b$ 2.59), $\alpha$ 1, $\beta$ 1, $\gamma$ 1, $f_y$ = 400 MPa $c_b$ = 66 mm ($c_b/d_b$ 2.59 ≤ 3.5), $\psi_t$ 1, $f_{fr}$ = 850 MPa ② 직선 정착 기본 668, 최소 300 → $l_d$ = 503 mm (20$d_b$) 기본 2,400, 최소 508 → $l_d$ = 2,400 mm (95$d_b$) ③ 표준갈고리 $l_{dh}$ = 312 mm (꼬리 12$d_b$ = 305) $l_{dh}$ = 890 mm (공장 성형, 꼬리 12$d_b$ = 305) ④ 겹침이음 B급 = 868 mm (계수 1.3, 최소 300) B급 = 3,121 mm (계수 1.3) ⑤ 판정 직선 $l_d$: 소요 503 / 확보 1,200 mm = 0.42 ✔ OK 직선 $l_d$: 소요 2,400 / 확보 1,200 mm = 2.00 ✘ NG , 아래 정착 대책 참고
📐 근거, 계산 과정 전체 (조항 📄 = 원문 위치, 파란 블록 = 현재 값 대입 계산, 클릭 = 펼치기) 항목 RC (KDS 14 20 52) FRP (KDS 14 20 68) 정착 원칙 최솟값힘을 콘크리트에 넘기는 데 필요한 최소 길이 $$ l_d\ge300\ \text{mm} $$
묻힘길이 갈고리 기계적 정착의 조합 갈고리는 압축철근 정착에 무효
$$ l_d\ge\max\big(\text{식 }(4.7\text{-}1),\ 20d_b,\ 300\big) $$
갈고리는 인장 영역 보강근에만 유효 (4.7.1.1(2))
직선 인장 정착길이 $l_d$갈고리 없이 곧게 묻을 때 필요한 길이 $$ l_d=\frac{0.90\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}\cdot\frac{\alpha\beta\gamma}{\left(\dfrac{c+K_{tr}}{d_b}\right)} $$
$(c+K_{tr})/d_b\le2.5$ 약산식 (4.1-1) $l_{db}=0.6d_b\,f_y/(\lambda\sqrt{f_{ck}})$ × 표 4.1-1 도 허용
$$\begin{aligned}l_d &= \frac{0.90\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}\cdot\frac{\alpha\beta\gamma}{(c+K_{tr})/d_b} = \frac{0.90\times25.4\times400}{1.0\sqrt{30}}\times\frac{1\times1\times1}{2.50} \\ &= \boxed{\mathbf{668}\ \text{mm}}\ (26.3d_b) \\ \text{약산식 }l_{db} &= \frac{0.6\times25.4\times400}{\sqrt{30}} = 1113\ \to\ 1113\ /\ 1669\end{aligned}$$
$$ l_d=\frac{d_b\left(\dfrac{f_{fr}}{0.083\sqrt{f_{ck}}}-340\right)\psi_t}{13.6+\dfrac{c_b}{d_b}} $$
$f_{fr}$ = 요구되는 보강근 응력 $c_b/d_b\le3.5$ $\psi_t$ 는 괄호 밖 (ACI 440.11 계보)
$$\begin{aligned}c_b &= \min(c+d_{bv}+d_b/2,\ s/2) = \min(65.7,\ 67.2) = 65.7 \\ c_b/d_b &= \min(2.59,\,3.5) = 2.59 \\ l_d &= \frac{d_b\left(\dfrac{f_{fr}}{0.083\sqrt{f_{ck}}}-340\right)\psi_t}{13.6+c_b/d_b} = \frac{25.4\left(\dfrac{850}{0.083\sqrt{30}}-340\right)\times1}{13.6+2.59} \\ &= \boxed{\mathbf{2{,}400}\ \text{mm}}\ (94.5d_b)\end{aligned}$$
보정계수 피복비피복과 횡보강이 두꺼울수록 짧아짐 $$ \alpha=1.3\ (\text{상부근}),\ \ \beta=1.5/1.2/1.0\ (\text{에폭시}),\ \alpha\beta\le1.7,\ \ \gamma=0.8\ (\le\text{D19})/1.0,\ \ K_{tr}=\frac{40A_{tr}}{sn} $$
$c$ = 철근 중심–표면 최단거리와 중심간격/2 중 작은 값 간편히 $K_{tr}=0$
$$\begin{aligned}\alpha &= 1\ (일반),\quad \beta = 1,\quad \gamma = 1\ (D22 이상) \\ c &= \min(65.7,\ 67.2) = 65.7 \\ \frac{c+K_{tr}}{d_b} &= \min\!\left(\frac{65.7+0}{25.4},\,2.5\right) = 2.50\end{aligned}$$
$$ \psi_t=1.5\ (\text{아래 }300\text{ mm 초과 타설})\ /\ 1.0,\qquad \frac{c_b}{d_b}\le3.5 $$
$c_b$ = 보강근 중심–콘크리트 외측 거리와 중심 간격/2 중 작은 값
$$\begin{aligned}\psi_t &= 1\ (일반) \\ c_b/d_b &= 2.59\ (\le3.5)\end{aligned}$$
부착응력 $u$ 정착응력 $f_{fe}$보강근 표면이 콘크리트에 넘기는 응력 해당 없음
RC 해당 없음 (정착길이 식으로만)
해당 없음
규정 없음 (정착길이 식으로만)
$\dfrac{\text{소요}}{\text{배근}}$ 감소 최종 $l_d$여유 배근이 있으면 그만큼 줄일 수 있음 $$ l_d\times\frac{A_{s,req}}{A_{s,prov}}\ \ge300\ \text{mm} $$
$f_y$ 발휘를 특별히 요구하는 경우 미적용
$$\begin{aligned}l_d &= \max(668\times0.753292,\ 300) = \boxed{\mathbf{503}\ \text{mm}}\ (19.8d_b)\end{aligned}$$
$$ l_d\times\frac{A_{f,req}}{A_{f,prov}}\ \ge\max(20d_b,\ 300) $$
$f_{fu}$ 발휘 요구 연속 기계적 정착 시 미적용
$$\begin{aligned}l_d &= \max(2400\times1,\ 20d_b = 508,\ 300) = \boxed{\mathbf{2{,}400}\ \text{mm}}\ (94.5d_b)\end{aligned}$$
압축 정착압축을 받는 보강근의 정착 FRP는 규정이 없는 기준도 있음 $$ l_{db}=\frac{0.25d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}\ge0.043d_b\,f_y,\qquad l_d\ge200 $$
×(소요/배근) ×0.75 (D13 띠 나선 구속)
$$\begin{aligned}l_{db} &= \max\!\left(\frac{0.25\times25.4\times400}{\sqrt{30}},\ 0.043\times25.4\times400\right) = 464 \\ l_d &= \max(464,\ 200) = \boxed{\mathbf{464}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
$$ l_{d,c}=l_d\ \big(4.7.1.2(1)\big) $$
인장 정착식 준용
$$\begin{aligned}l_{d,c} &= l_d = \boxed{\mathbf{2{,}400}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
표준갈고리 $l_{dh}$90° 굽혀 정착 직선보다 짧음 $$ l_{hb}=\frac{0.24\beta d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}},\qquad l_{dh}\ge\max(8d_b,\ 150) $$
×0.7 (D35 이하 측면피복 ≥ 70 갈고리 넘어선 피복 ≥ 50) ×0.8 (띠철근 $3d_b$) ×(소요/배근)
$$\begin{aligned}l_{hb} &= \frac{0.24\times1\times25.4\times400}{\sqrt{30}} = 445 \\ l_{dh} &= \max(445\times0.70,\ 8d_b = 203,\ 150) = \boxed{\mathbf{312}\ \text{mm}}\ (\text{꼬리 }12d_b = 305)\end{aligned}$$
$$ l_{dh}=\begin{cases}165\,d_b/\sqrt{f_{ck}} & f_{fu}\le520\\ f_{fu}d_b/(3.1\sqrt{f_{ck}}) & 520\lt f_{fu}\lt1{,}040\\ 330\,d_b/\sqrt{f_{ck}} & f_{fu}\ge1{,}040\end{cases}\ \ \ge\max(12d_b,\ 230) $$
×0.7 (측면피복 > 65 넘어선 피복 ≥ 50) 90° 갈고리만 (4.6.1.1)
$$\begin{aligned}f_{fu} &= 850\ \text{MPa}\ \to\ \text{구간 }520 < f_{fu} < 1040 \\ l_{bhf} &= 850\times25.4/(3.1\sqrt{30}) = 1272 \\ l_{dh} &= \max(1272\times0.7,\ 12d_b = 305,\ 230) = \boxed{\mathbf{890}\ \text{mm}}\ (\text{꼬리 }12d_b,\ r\ge3d_b = 76)\end{aligned}$$
확대머리 기계적 정착머리를 키워 지압으로 정착 4.1.6 (4.1-5)(4.1-6)(4.1-7) $$ l_{dt}=\frac{0.22\beta d_b\,f_y}{\psi\sqrt{f_{ck}}}\ (\text{접합부}),\ \ \psi=0.6+0.3\frac{c_{so}}{d_b}+0.38\frac{K_{tr}}{d_b}\le1.375;\qquad l_{dt}=\frac{0.24\beta d_b\,f_y}{\sqrt{f_{ck}}}\ (\text{그 외})\ \ \ge\max(8d_b,150) $$
순지압면적 ≥ $4A_b$ 보통중량콘크리트만 압축엔 무효
$$\begin{aligned}l_{dt} &= \frac{0.24\times1\times25.4\times400}{\sqrt{30}} = 445\ \to\ \max(\cdot,\ 8d_b,\ 150) = \boxed{\mathbf{445}\ \text{mm}}\ (\text{그 외 부위 (4.1-7)})\end{aligned}$$
확대머리: 규정 없음 기계적이음은 $1.25f_{fu}$ 이상 (4.7.3.1(3))
겹침이음 (인장)두 보강근을 겹쳐 힘을 넘김 $$ \text{A급 }1.0l_d,\qquad \text{B급 }1.3l_d\ \ (\ge300) $$
$l_d$ = 4.1.2 (300 최솟값 (4) 감소 미적용) A급 = 배근 ≥ 2×소요 & 이음 ≤ 1/2
$$\begin{aligned}l_d^{(4.5.2)} &= 668\ (\text{300 최솟값 및 감소 미적용}) \\ l_{lap} &= \max(1.3\times668,\ 300) = \boxed{\mathbf{868}\ \text{mm}}\ (B급)\end{aligned}$$
$$ \text{A급 }1.0l_d,\qquad \text{B급 }1.3l_d\ \ \ge\max(20d_b,\ 300) $$
G32 이상 겹침이음 불가 (4.7.3.1(2)) $l_d$ 는 300 최솟값 보정계수 미적용
$$\begin{aligned}l_d(f_{fu}) &= 2400\ (\text{최솟값 및 감소 미적용}) \\ l_{lap} &= \max(1.3\times2400,\ 20d_b = 508,\ 300) = \boxed{\mathbf{3{,}121}\ \text{mm}}\ (B급)\end{aligned}$$
겹침이음 (압축)압축 이음 인장보다 짧음 $$ l_s=\left(\frac{1.4f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}-52\right)d_b\ \ \text{또는}\ \ 0.072f_y\,d_b\ (f_y\le400)\ /\ (0.13f_y-24)d_b $$
≥ 300 $f_{ck} \lt 21$: ×4/3 인장 이음보다 길 필요 없음
$$\begin{aligned}l_{s1} &= \left(\frac{1.4\times400}{\sqrt{30}}-52\right)\times25.4 = 1276 \\ l_{s2} &= 0.072\times400\times25.4 = 732 \\ l_s &= \max\big(\min(l_{s1},l_{s2}),\ 300\big) = \boxed{\mathbf{732}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
$$ l_{lap,c}=l_{lap}\ (4.7.3.2) $$
최대 압축응력 $0.25f_{fu}$ 가정 (4.7.4(2))
$$\begin{aligned}l_{lap,c} &= l_{lap} = \boxed{\mathbf{3{,}121}\ \text{mm}}\end{aligned}$$
정모멘트 보강근 정착받침점에서 $\dfrac{\phi M_n}{V_u} + l_a$ 안에 끝나야 함 $$ l_d\le\frac{\phi M_n}{V_u}+l_a $$
받침부 압축 반력 구속 시 $\frac{\phi M_n}{V_u}$ ×1.3
$$\begin{aligned}\frac{\phi M_n}{V_u}+l_a &= \frac{464.628\times10^6}{180\times10^3}+150 = \boxed{\mathbf{2{,}731}\ \text{mm}} \\ l_d &= 503\ \le\ 2731\ \ \color{#0a8a2a}{\checkmark\ \textbf{OK}}\end{aligned}$$
$$ \text{KDS 14 20 52(4.4.2) 준용},\qquad l_d\ \text{는 }4.7.1 $$
받침부 안쪽 면에서 $f_{fu}$ 발휘 (2)
$$\begin{aligned}\frac{\phi M_n}{V_u}+l_a &= \frac{341.564\times10^6}{180\times10^3}+150 = \boxed{\mathbf{2{,}048}\ \text{mm}} \\ l_d &= 2400\ >\ 2048\ \ \color{#d40000}{\times\ \textbf{NG}}\end{aligned}$$
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