9급 공무원 토목설계/서론 문서 원본 보기

== 굵은 골재의 최대치수 ==
굵은 골재의 최대 공칭치수는 다음 값을 초과해선 안 된다.
# 거푸집 양 측면 사이 최소거리의 1/5
# 슬래브 두께의 1/3
# 개별 철근, 다발철근, 긴장재 또는 덕트 사이 최소 순간격의 3/4

* 최대치수 제한하는 이유는 철근을 적절히 감싸주고 콘크리트가 허니콤(Honey Comb)모양의 공극을 최소화하기 위해.

== 콘크리트 공시체 ==
* 압축강도용 공시체는 φ150×300mm를 기준으로 하되, φ100×200mm 공시체를 사용할 경우 강도보정계수 0.97을 쓴다.
* 조강 콘크리트는 재령 28일 압축강도를 표준으로 함.
* 보통 콘크리트의 휨강도는 압축강도의 1/5 - 1/7정도
* 콘크리트 포장에서는 재령 28일 휨강도를 적용.
* 콘크리트 부착강도는 인발 시험(pull out test)으로 평가.

== 콘크리트 강도의 종류 ==
=== 설계기준압축강도 ===
f<sub>ck</sub>란? 부재설계 시 기준으로 하는 28일 압축강도

=== 평균압축강도 ===
<math>f_{cu} = f_{ck} + \Delta f</math>
:<math>f_{ck} \leq 40MPa</math>이면 <math>\Delta f = 4MPa</math>
:<math>f_{ck} \geq 60MPa</math>이면 <math>\Delta f = 6MPa</math>
:이 사이는 직선 보간. f<sub>ck</sub>=50MPa 이면 대충 <math>\Delta f = 5MPa</math>

=== 배합강도 ===
배합강도 f<sub>cr</sub>이란? 배합을 정할 때 목표로 하는 28일 압축강도

♣♣♣

30회 이상 시험기록이 있을 때

{| class="wikitable"
|-
| rowspan="2" |<math>f_{ck} \leq 35MPa</math>|| rowspan="2" | 둘 중 큰 값 ||<math>f_{cr} = f_{ck} + 1.34s</math>
|-
|<math>f_{cr} = (f_{ck} - 3.5) + 2.33s</math>
|-
| rowspan="2" |<math>f_{ck}>35MPa</math>|| rowspan="2" | 둘 중 큰 값||<math>f_{cr} = f_{ck} + 1.34s</math>
|-
|<math>f_{cr} = 0.9 f_{ck} + 2.33s</math>
|}

15회 이상 30회 미만의 시험기록이 있을 때

표준편차에 다음 보정계수를 곱해서 표준편차를 정한다.(중간 시험횟수는 선형보간해서 F 구함)
{| class="wikitable"
|-
! 시험 횟수 !! F
|-
| 15 || 1.16
|-
| 20 || 1.08
|-
| 25 || 1.03
|-
| 30 이상 || 1.00
|}

만약 15회 미만의 시험이 진행되었으면 위에서 말한 두 개의 식 대신 다음 식을 통해 배합강도를 구한다.(단위 : MPa)
{| class="wikitable"
|-
! 설계강도 f<sub>ck</sub> !! 배합강도 f<sub>cr</sub>
|-
| < 21 || f<sub>ck</sub> + 7.0
|-
| 21 - 35 || f<sub>ck</sub> + 8.5
|-
| > 35 || 1.1f<sub>ck</sub> + 5.0
|}

=== 쪼갬인장강도 ===
= 할렬강도(Splitting strength, f<sub>sp</sub>) = <math>\frac{2P}{\pi L d}</math>

* f<sub>sp</sub>는 f<sub>ck</sub>의 8-10% 정도임.

=== 휨인장강도 ===
[[File:Beam 4pt.png|right|300px]]
= 파괴계수 f<sub>r</sub> = <math>\frac{M}{I} y = \frac{\frac{F}{2} \times \frac{L}{3}}{\frac{bd^3}{12}} \times \frac{d}{2} = \frac{FL}{bd^2}</math>

또는 <math>f_r = 0.63 \lambda \sqrt{f_{ck}}</math>

== 탄성계수 ==
<math>E_c = 8500 \sqrt[3]{f_{cu}}</math>

=== 탄성계수비 ===
<math>n = \frac{E_s}{E_c}</math>

== 경량 콘크리트 ==

경량 콘크리트 계수
* f<sub>sp</sub>가 규정되어 있는 경우 <math>\lambda = \frac{f_{sp}}{0.56 \sqrt{f_{ck}}} \leq 1.0</math>
* f<sub>sp</sub>가 규정되어 있지 않은 경우 λ
** 전경량 콘크리트 0.75
** 모래 경량 콘크리트 0.85
** 보통 중량 콘크리트 1.0

여기서 f<sub>sp</sub>는 쪼갬 인장강도

== 콘크리트 배합설계 ==
* 콘크리트 배합비를 결정하는 데 권장하는 방법은 현장경험이나 실험실의 시험배합 방법이다.
* 콘크리트의 배합과정 기본 단계
** 표준편차 결정
** 소요평균강도 결정
** 통상적인 시험배합이나 적당한 경험기록을 이용하기
* 이전의 현장경험 또는 시험배합 자료가 없을 때에는 물-시멘트비에 의한 방법으로 허가를 얻어 사용 가능.

=== 순서 ===
# 배합강도 결정
# 물시멘트비 결정
# 굵은골재 최대치수 결정
# 슬럼프 결정
# 잔골재율 결정
# 단위수량 결정
# 단위 시멘트량 결정
# 단위 잔골재량 결정
# 단위 굵은골재량 결정
# 단위 혼화재료량 결정
# 시방배합 결정
# 현장배합 결정

=== 시방배합표 ===
{| class="wikitable"
|-
! rowspan="3" | 굵은골재 최대치수(mm) !! rowspan="3" | 슬럼프 범위(mm) !! rowspan="3" | 공기량 범위(%) !! rowspan="3" | 물-시멘트비 W/C (%) !! rowspan="3" | 잔골재율 S/a (%) !! colspan="6" | 단위량(kg/m<sup>3</sup>)
|-
| rowspan="2" | 물
W
| rowspan="2" | 시멘트
C
| rowspan="2" | 잔골재
S
| rowspan="2" | 굵은골재
G
| colspan="2" | 혼화재료
|-
| 혼화재 || 혼화제
|-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|}

== 레디믹스트콘크리트 ==
* 주문자가 콘크리트 강도를 검사하기 위한 시험은 반죽된 콘크리트 120m<sup>3</sup> 당 1회를 원칙으로 함.<ref>KCS 14 20 10 :2022 일반콘크리트 3.5.3.2 압축강도에 의한 콘크리트의 품질검사</ref>

== 콘크리트 체적변화 ==
=== 건조수축 ===
* 물시멘트비가 클수록 건조수축량 커짐
* 시간 경과할수록 건조수축량은 점점 작아짐
* 철근이 건조수축에 저항하기 때문에 철근량이 많을수록 건조수축량 작아짐.
* 건조수축으로 콘크리트는 인장응력, 철근은 압축응력을 받음.
* 건조수축은 상재하중과 무관.
* 단위 시멘트량 많을수록 건조수축 큼.
* 온도가 상승함에 따라 수축에 미치는 영향은 온도가 올라가기 전에 콘크리트의 함수상태, 온도증가 후의 수분손실 등에 따라 크게 변한다.
* 콘크리트 건조수축은 물시멘트비와 시멘트량이 감소할수록 수축도 감소한다.
* 습도가 크면 건조수축 변형률은 감소.

=== 크리프 ===
♣♣♣
* 크리프 : 일정한 응력을 장시간 받았을 때 시간 경과에 따라 변형이 증가하는 현상.
* 탄성한도 내에서 크리프 변형률은 작용 응력에 비례하고 탄성계수에 반비례
* 콘크리트 크리프는 물시멘트비와 시멘트량이 감소할수록, 수화율이 증가할수록 감소한다.
* 콘크리트 크리프는 재령보다 해당 재령에서 수화율에 더 큰 영향을 받는다.
* 콘크리트 재령이 클수록 크리프 변형률의 증가비율이 감소된다.
* 압축강도가 클수록 작다.
* 온도가 높아지면 크리프가 커진다.
* 습도가 높을수록 크리프는 작아진다.
* 단면 치수가 작을수록 크리프 변형률은 증가
* 다짐이 불충분하면 크리프 변형률은 증가.
* 크리프계수 C<sub>u</sub>
:{| class="wikitable"
|-
! 옥내 !! 옥외 !! 수중
|-
| 3.0 || 2.0 || 1.0 이하
|}

<math>\epsilon_{creep} = C_u \cdot \epsilon_i = C_u \frac{f_c}{E_c}</math>
:ε<sub>i</sub> : 탄성변형률

== 철근 ==
* 배력철근 : 사용이유는 주철근을 조립하고 응력을 분산시키려고. 부가 효과 : 주철근 간격 유지. 콘크리트 건조수축, 온도변화에 의한 수축 감소시킴. 특히 이런 목적으로 배근하는 철근을 수축 및 온도철근이라 함.
* 현장치기 콘크리트 공사에서 나선철근 지름은 10mm 이상
* 나선철근 정착은 나선철근 끝에서 추가로 1.5회전 더 확보해야 함.
* 나선철근은 확대기초판 또는 기초슬래브 윗면에서 그 위에 지지된 부재의 최하단 수평철근까지 연장되어야 함.

== 철근의 간격 ==
* 동일 평면에서 평행한 철근 사이 수평순간격은 25mm 이상, 철근 공칭지름 이상, 굵은골재 최대치수 이상<ref>KDS 14 20 50 :2018 콘크리트구조 철근상세 설계기준 4.2.2 간격제한</ref>
* 보의 주철근을 2단 이상 배치할 경우 연직 순간격 25mm 이상
* 기둥 축방향 철근 순간격은 40mm 이상, 철근 공칭지름의 1.5배 이상. 굵은골재 최대치수의 4/3배 이상.
* 슬래브 정, 부모멘트 철근 중심간격은 위험단면에서는 슬래브 두께의 2배 이하, 300mm 이하. 기타 단면에서는 슬래브 두께의 3배 이하, 450mm 이하.
* 나선철근의 순간격은 25mm 이상, 75mm 이하.
* 벽체 또는 슬래브에서 휨 주철근 간격은 벽체나 슬래브 두께의 3배 이하, 450mm 이하. 콘크리트 장선구조는 제외.
* 콘크리트 압축강도가 27MPa 이하인 경우, 부재단에서 프리텐셔닝 긴장재 중심간격은 강선의 경우 5d<sub>b</sub>, 강연선은 4d<sub>b</sub> 이상이어야 한다.
* 철근을 다발로 사용할 때는 이형철근이어야 하고, 개수는 4개 이하.
* 각 철근 다발의 철근단은 철근 모두를 받침부에서 끝나게 하지 않는다면 적어도 철근 지름의 40배 길이로 서로 엇갈리게 끝내야 한다.

== 철근의 피복두께 ==
* 띠철근 기둥에서 피복두께는 띠철근 표면으로부터 콘크리트 표면까지 최단거리
* 수직스터럽이 있는 보에서 피복두께는 스터럽 바깥면에서 콘크리트 표면까지 최단거리
* 나선철근 기둥에서 피복두께는 나선철근 바깥면에서 콘크리트 표면까지 최단거리

=== 현장치기 콘크리트 피복두께 ===
♣♣♣ 전단철근 직경 기준으로 하는 듯...?
[[파일:08terminal5.jpg|대체글=|섬네일|RC shell]]
<br />
{| class="wikitable"
|+
! colspan="3" |종류
!피복 두께
(mm)
|-
| colspan="3" |수중에서 타설하는 콘크리트
|100
|-
| colspan="3" |흙에 접하여 콘크리트를 친 후
영구히 흙에 묻혀 있는 콘크리트
|75
|-
| rowspan="3" |흙에 접하거나 옥외의 공기에
직접 노출되는 콘크리트
| colspan="2" |♣♣♣D29 이상
|60
|-
| colspan="2" |♣♣♣D25 이하
|50
|-
| colspan="2" |♣♣♣D16 이하
|40
|-
| rowspan="4" |옥외의 공기나 흙에
직접 접하지 않는 콘크리트
| rowspan="2" |슬래브, 벽체, 강선
|D35 초과
|40
|-
|D35 이하
|20
|-
| colspan="2" |보, 기둥
(<math>f_{ck} \geq 40MPa</math>이면

10mm 저감 가능)
|40
|-
| colspan="2" |쉘(Shell), 절판 부재
|20
|}
(KDS 14 20 50 :2018 콘크리트구조 철근상세 설계기준 4.3 최소피복두께)

=== 특수환경에 노출되는 콘크리트 피복두께 ===
* 현장치기 콘크리트 D16 이하 철근을 사용한 벽체, 슬래브 : 50mm
* 현장치기 콘크리트 기타 : 80mm
* 프리캐스트 콘크리트 벽체 슬래브 : 40mm
* 현장치기 콘크리트 중 수중에서 타설하는 콘크리트 : 100mm

== 각주 ==