[철근콘크리트와 강구조] 제 1장. 철근콘크리트의 기본개념(콘크리트의 성질/철근의 종류 및 성질)#2

 3. 콘크리트의 성질

  (1)콘크리트의 탄성계수

▲ 콘크리트는 로마시대에 화산회(火山灰)와 석회석을 써서 만든 것이 시초라고 하나, 일반적으로는 19세기 초에 포틀랜드시멘트(Portland cement)가 발명된 후 1867년 프랑스에서 철망으로 보강된 콘크리트가 만들어진 것이 최초이다.

   1)할선탄성계수(시컨트탄성계수): 실험에 의해 구할 수 있는 응력-변형률 곡선에서 할선계수는 직선 OP의 기울기로서, 별도의 언급이 없는 한 콘크리트의 탄성계수를 의미한다.

    ※1,000mm 콘크리트가 3mm정도로 줄어들면 파괴됨

  (2)탄성계수

   1)할선탄성계수(E_c, 단면결정 및 응력계산 시 적용)

    ·일반식:

     (여기서, m_c(단위질량)는 1,450~2,500kg/m^3일 때)

f_ck(MPa)	40 이하	40초과 60미만	60이상
△f_ck(MPa)	4	직선 보간법 사용	6

 ※암기법: f_ck의 10%가 델타 f_ck가 된다.

    ·보통 골재(m_c=2,300kg/m^2)

   2)콘크리트의 초기접선탄성계수(크리프 변형 계산 시 적용)

   3)초기접선탄성계수(E_ci)와 할선탄성계수(E_c)의 관계

 

  (3)콘크리트의 크리프(Creep)

   ※건조수축의 성질과 비슷하다.

    :콘크리트에 일정한 하중을 장기간 적용시키면 시간이 경과함에 따라 소성변형이 증대되는 현상을 크리프라고 한다.

   1)크리프에 영향을 미치는 요인

    ·단위시멘트량이 많을수록 크리프는 크다.(건조수축부터 생각)

    ·물-시멘트비가 클수록 크리프는 크다.(증발이 많이 되므로 건조수축 크다.)

    ·재하응력이 클수록 크리프는 크다.

    ·온도가 높을수록 크리프는 크다.

    ·조직이 치밀하지 않을수록 크리프는 크다.

    ·콘크리트의 강도가 클수록 크리프는 작다.

    ·부재치수가 클수록 크리프는 작다.(부재가 10배 커지면, 크리프도 10배 커져야 하지만 실제로 9배 정도밖에 커지지 않는다. 단위 부피로 생각하면 기존의 것은 1이고, 큰 것은 0.9이다.)

    ·재하기간 중의 습도가 높을수록 크리프는 작다.

    ·재하시의 재령이 클수록 크리프는 작다.

    ·많은 철근량이 효과적으로 배근되면 크리프는 작다.

    ·고온증기양생을 하면 크리프는 작다.

  ※재령: 재료가 만들어지고부터의 경과 일수를 말한다.

  ※모르타르: 시멘트와 모래를 물로 반죽한 것

  ※콘크리트: 틀 안에서 골재(조약돌, 자갈, 모래)와 물을 경화제(시멘트 또는 석회)로 혼합하여 굳힌 물질.

 

   2)크리프 계수(파이)

옥내 구조물	파이=3.0(건조해서 높다.)
옥외 구조물	파이=2.0(비가 내림)
수중 구조물	파이=1.0 이하

  (4)콘크리트의 건조수축(Dry shrinkage)

    : 콘크리트를 배합할 때는 수화작용에 필요한 수량보다 많은 물을 사용하여 수화하고 남은 물(자유수)이 증발하면서 건조수축을 일으킨다. 건조수축은 하중의 재하여부와는 관계없이 발생한다.

   : 시멘트가 완전히 수화하는데 필요한 물의 양은 시멘트 중량의 25% 정도라고는 하지만 물이 시멘트 입자에 도달할 수 있기 위해서는 유동성을 가지고 있어야 하기 때문에 10~15% 정도의 물이 더 필요하다. 그래서 수화를 위해 필요한 최소의 물-시멘트비는 35~40% 정도이다. 그러나 실제의 콘크리트 배합의 경우는 소요의 워커 빌리티(Workability)를 얻기 위해 더 큰 물-시멘트비(w/c)를 사용한다.

   1)건조수축에 영향을 미치는 요인

    ·단위수량과 단위시멘트량이 많으면 건조수축은 크게 일어난다.

    ·건조수축의 진행속도는 초기에는 크고 시간이 경과함에 따라 감소한다.

    ·수중 양생을 하게 되면 수화작용이 촉진되어 건조수축이 거의 없다.

    ·철근을 많이 사용한 콘크리트는 건조수축이 작아진다.

    ·일반적으로 모르타르는 콘크리트의 2배 정도의 건조수축이 생긴다.

    ·상재 하중과 무관하다.

 

 4. 철근의 종류 및 성질

  (1)철근의 종류

    1)SD350에서 숫자 350이 의미하는 것은 철근의 최소항복강도(fy)가 350MPa인 것을 뜻하다.

 

  (2)철근의 탄성계수(Es)

 

  (3)탄성계수비(n)

   ※보통중량 콘크리트의 탄성계수비

 

  (4)철근의 용도에 따른 분류

   1)주철근: 설계하중에 의하여 그 단면적이 정해지는 철근

    ㉠정철근: 슬래브 또는 보에서 정(+)의 휨모멘트(아랫부분)에 의해 생기는 인장응력을 받도록 배치한 주철근

    ㉡부철근: 슬래브 또는 보에서 부(-)의 휨모멘트(윗 부분)에 의해 생기는 인장응력을 받도록 배치한 주철근

   2)배력철근(조연): 응력을 분포시킬 목적으로 정철근 또는 부철근과 직각 또는 직각에 가까운 방향으로 배치한 보조적인 철근

 

   ※또한 배력철근은 주철근의 고정, 온도 수축의 감소의 목적