[철근콘크리트와 강구조] 제 7장. 슬래브(서론 및 1방향 슬래브(강도설계법)/2방향 슬래브)#1

 1. 서론 및 1방향 슬래브(강도설계법)

  (1)슬래브의 정의: 폭이나 길이에 비해 두께가 매우 작은 판 모양의 구조물로 판이론에 의해 설계해야   하나 너무 복잡하여 근사적인 방법으로 해석한다.

 

  (2)슬래브의 종류

   1)1방향 슬래브(One-way slab): 서로 마주보는 2변으로 지지된 직사각형 슬래브, L/S>2일 경우가 여기에 해당된다.

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=619251&cid=42322&categoryId=42322

   2)2방향 슬래브(Two-way slab): 네 변이 지지된 슬래브로서 1<=L/S<=2일 경우이다.

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   3)평판 슬래브(Flat plate slab): 드롭 패널(Drop pannel)이나 기둥머리 없이 순수하게 기둥으로만 지지되는 슬래브로서 하중이 별로 크지 않거나 경간이 짧은 경우에 사용된다.

   4)플랫 슬래브(Flat slab): 보는 없고 기둥으로만 지지되며, 기둥 둘레의 전단력과 부모멘트를 감소시키기 위해 지판과 기둥머리를 둔 슬래브이다.

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   5)워플 슬래브(Waffle slab): 격자 모양으로 비교적 작은 리브가 붙은 철근콘크리트 슬래브이며, 리브는 작은 보로서 작용한다.

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   6)장선 슬래브(Joist slab): 좁은 간격의 보(장선)와 슬래브가 강결한 구조의 슬래브이다.

 

  (3)1방향 슬래브의 설계 일반

   1)마주보는 두 변에만 지지되는 1방향 슬래브는 휨부재로 보고 설계한다. 즉, 단변방향을 경간으로 하는 단위 폭 1m인 직사각형 보로 설계한다.

   2)4변에 의해 지지되는 2방향 슬래브 중에서 L/S>2 경우(L은 장변의 길이, S는 단변의 길이) 1방향 슬래브로 해석하며, 단변 방향의 경간을 사용하여 휨부재로 설계한다. 즉, 대부분의 하중이 단변 방향으로 전달되므로 주철근을 단변 방향으로 평행하게 배치하고, 장변 방향에는 수축 및 온도철근을 배치한다.

 

  (4)철근콘크리트 보와 일체로 된 연속 슬래브

   1)철근콘크리트 보와 일체로 만든 연속 슬래브의 휨모멘트 및 전단력을 구하기 위해서 단순 받침부 위에 놓인 연속보에 대한 근사적인 계산방법을 사용할 수 있으며, 산정된 휨모멘트는 다음과 같이 수정하여 설계할 수 있다.

    ①활하중에 의해 계산된 경간 중앙의 부모멘트는 산정된 값의 1/2만을 취한다.

    ②경간 중앙의 정(+)모멘트는 양단 고정으로 보고 계산한 값 이상으로 취해야 한다.

    ③순경간이 3.0m를 초과할 때 순경간 내면의 휨모멘트를 사용할 수 있다. 그러나 이 값들이 순경간을 경간으로 보고 계산한 고정단 휨모멘트 이상이어야 한다.

 

  (5)연속보 또는 1방향 슬래브의 근사해법

   1)근사해법의 제한사항

    ①2경간 이상인 경우

    ②인접 2경간의 차이가 짧은 경간의 20% 이상 차이가 나지 않을 경우

    ③등분포하중이 작용할 경우

    ④활하중이 고정하중의 3배를 초과하지 않는 경우

    ⑤부재의 단면크기가 일정한 경우

     단, 프리스트레스 콘크리트는 적용할 수 없다.

 

  (6)직접설계법의 제한 사항

   1)모든 하중은 연직하중으로서 슬래브판 전체에 등분포되는 것으로 간주한다. 활하중은 고정하중의 2배 이하라야 한다.

   2)각 방향으로 3경간 이상이 연속되어야 한다.

   3)각 방향으로 연속한 바딤부 중심간 경간 길이의 차이는 긴 경간의 1/3이하이어야 한다.

   4)판들은 단변경간에 대한 장변경간의 비가 2이하인 직사각형이어야 한다.

   5)연속한 기둥 중심선으로부터 기둥의 이탈은 이탈방향 경간의 최대 10%까지 허용된다.

 

  (7)1방향 슬래브의 구조 상세(휨)

   1)1방향 슬래브의 두께는 100mm 이상이어야 한다.

   2)1방향 슬래브의 정철근 및 부철근의 중심간격은 최대휨모멘트가 일어나는 단면에서 슬래브 두게의 2배 이하, 300mm이하 이어야 한다. 기타의 단면에서는 슬래브 두께의 3배 이하이고, 450mm 이하이어야 한다.

   3)1방행 슬래브에서는 정철근 및 부철근에 직각방향으로 수축 온도 철근을 배치해야 한다.

   4)수축온도철근으로 배근되는 이형철근의 철근비는 다음 값 이상이어야 한다. 그러나 어떤 경우에 있어서도 철근비는 0.0014이상 이어야 한다.

   ①설계기준항복강도가 400MPa 이하인 이형철근을 사용한 슬래브: 0.0020

   ②0.0035의 항복변형률에서 측정한 철근의 설계기준항복강도가 400MPa를 초과한 슬래브:

   5)수축 및 온도철근의 간격은 슬래브의 5배 이하, 또한 450mm이하로 하여야 한다.

   6)슬래브 끝의 단순 받침에서도 내민 슬래브에 의해 부의 휨모멘트가 일어나는 경우에는 이에 상응하는 상부 철근을 배치하여야 한다.

   7)슬래브의 단변방향 보의 상부에 부의 휨모멘트로 인해 발생하는 균열을 방지하기 위하여 슬래브의 장변방향으로 철근을 배치하여야 한다.

 

  (8)2방향 슬래브의 구조 상세(휨)

   1)2방향 슬래브 시스템의 각 방향의 철근 단면적은 위험단면의 모맨트에 의해 결정되지만 수축 및 온도철근량 이상이 되어야 한다.

   2)수축 및 온도철근으로 배근되는 이형 철근의 철근비는 다음 값 이상이라야 한다. 그러나 어떤 경우에 있어서도 최소 철근비는 0.0014이상이어야 한다.

    ①설계기준항복강도가 400MPa이하인 이형철근을 사용한 슬래브: 0.0020

    ②0.0035의 항복변형률에서 측정한 철근의 설계기준항복강도가 400MPa를 초과한 슬래브:

   3)위험 단면에서 철근의 간격은 슬래브 두께의 2배이하, 또한 300mm이하로 하여야 한다.

   4)단변방향으로 더 큰 하중이 전달되므로 단변방향의 주철근을 슬래브 바닥에 더 가깝게 배치한다.

 

  (9)1방향 슬래브의 전단설계

   1)1방향 슬래브는 단변방향을 경간으로 하는 단위 폭 1m인 직사각형 보로 전단을 검토한다. 따라서 전단에 대한 위험 단면은 보와 같이 지점으로부터 유효깊이 d만큼 떨어진 단면이다.

   2)2방향 슬래브: 등분포하중을 받는 2방향 슬래브가 보 또는 벽체에 지지된 경우 받침부로부터 d/2만큼 떨어진 단면에서 보의 경우에 준하여 설계한다. 4변이 지지된 스래브는 전단 보강이 거의 필요하지 않다.

 

 2. 2방향 슬래브

  (1)2방향 슬래브의 설계 일반

   1)2방향 슬래브는 네변이 지지된 슬래브 중에서 1<=L/S<=2 또는 0.5<=S/L<=1일 경우이며, 하중이 장변과 단변 방향으로 분배되어 전달되므로 주철근을 단변과 장변 방향, 즉 2방향으로 배치한다.

   2)슬래브 시스템은 평형조건과 기하학적 적합조건을 만족시킬 수 있다면 어떠한 방법으로도 설계할 수 있다.

   3)슬래브는 판이론으로 설계하는 것이 원칙이지만, 복잡하지 때문에 일반적으로는 근사해법으로 설계한다.

 

  (2)2방향 슬래브의 하중 분담

   1)집중하중(P)이 작용할 때(거리 3승에 반비례)

   2)등분포하중(w)이 작용할 때(거리에 4승에 반비례)

    ※전단에 대한 위험 단면은 집중하중이나 집중 반력을 받는 면의 주변에서 d/2만큼 떨어진 주변 단면이다.