철근콘크리트 보의 균열과 처짐(사인장균열·장기처짐)
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8문항
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출제된 회차
철근콘크리트 보의 균열 형태
가장 자주 함께 나온 논점 (1문항)
출제 회차 13회 · 18회 · 22회 · 25회 · 26회 · 27회 · 28회 · 29회
2 쉬운 설명
보의 균열·처짐 = 가운데는 휨 때문에 아래로 수직 균열, 끝은 전단 때문에 비스듬한 균열, 오래 누르면 처짐이 늘어나는 것
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보는 가운데와 끝에서 받는 힘이 다릅니다. 가운데는 휘는 힘이 크고, 끝은 위아래로 자르려는 힘(전단력)이 가장 큽니다. 힘이 다르니 금이 가는 모양도, 막는 철근도 다릅니다.
어디에 어떤 균열이 생기나
| 자리 | 큰 힘 | 균열 모양 | 막는 철근 |
|---|---|---|---|
| 단순보 중앙부 | 휨모멘트 (하단 인장) | 하단에서 수직에 가까운 휨균열 | 인장 쪽 주근 |
| 보 단부 | 전단력 (전단 + 휨의 조합) | 비스듬한 사인장(경사)균열 | 스터럽(늑근)을 촘촘히 |
| 양단 고정보의 단부 | 부(-)휨모멘트 (윗면 인장) | — | 단부 주근은 상부에 |
보 단부에 전단력이 큼→약 45° 방향 사인장응력이 생김→인장에 약한 콘크리트가 그와 직각으로 갈라짐→비스듬한 균열→단부에 스터럽을 촘촘히
슬래브와 건조수축
한 방향으로만 힘을 받는 슬래브(1방향 슬래브)라도 콘크리트는 마르고 온도가 바뀌면서 줄었다 늘었다 합니다. 그래서 힘을 받지 않는 긴 방향(장변)에도 갈라짐을 막는 수축·온도철근을 넣습니다. 건조수축은 굳은 콘크리트 속 수분이 빠져나가며 부피가 줄어드는 현상인데, 줄어드는 쪽은 시멘트풀이고 골재는 줄지 않고 붙잡아 줍니다. 그래서 물과 시멘트가 많을수록, 골재가 적을수록 많이 줄어듭니다.
처짐은 시간이 지나며 늘어난다
장기처짐은 크리프와 건조수축 때문에 하중이 오래 작용하며 늘어나는 처짐입니다. 압축철근은 크리프 변형을 줄여 주므로, 압축철근비가 클수록 장기처짐은 줄어듭니다.
이것만은 헷갈리지 말자
- 사인장균열은 「압축응력과 휨응력」이 아니라 전단응력과 휨응력이 함께 작용해 생깁니다. 막는 것은 수평철근이 아니라 스터럽 같은 전단보강철근입니다.
- 단순보 중앙부의 휨균열은 상단이 아니라 하단에 생깁니다.
- 압축철근비가 클수록 장기처짐은 증가가 아니라 감소합니다.
- 늑근은 중앙부가 아니라 전단력이 큰 단부에 더 촘촘히 넣습니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
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4 체크리스트 + 암기팁
암기팁 1방향 슬래브: 단변 = 주근, 장변 = 수축·온도철근. 압축철근은 장기처짐을 「줄인다」.
암기팁 늑근은 끝(단부)에 촘촘, 가운데는 성글게. 전단은 비스듬히, 휨은 수직.
함정 주의 피로 검토 — 보·슬래브는 휨과 전단, 기둥은 원칙적으로 안 함.
- 균열 형태 — 단순보 중앙부는 하단의 수직에 가까운 휨균열, 단부는 전단과 휨의 조합에 의한 사인장(경사)균열이다. 전단 균열은 주인장응력 방향에 직각으로 생겨 비스듬한 형태가 된다.
- 배근 — 늑근(스터럽)은 전단력이 큰 단부에 촘촘히, 중앙부에 성글게. 주근은 인장 쪽에 두어 휨균열의 발생과 확대를 억제한다. 양단 고정보의 단부는 윗면이 인장을 받으므로 단부 주근은 상부에 배근한다. 사인장균열은 스터럽이나 굽힘철근 같은 전단보강철근으로 막는다.
- 슬래브 — 1방향 슬래브는 단변 방향으로 휨철근을 넣고, 직각인 장변 방향에 건조수축·온도변화 균열 방지용 수축·온도철근을 배근한다. 4변 지지 슬래브는 장변이 단변의 2배를 넘으면 1방향 슬래브로 본다.
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- 장기처짐 — 크리프와 건조수축으로 시간이 지나며 늘어나는 처짐. 추가 장기처짐은 순간처짐에 시간경과계수를 (1 + 50 × 압축철근비)로 나눈 계수를 곱해 구하므로 압축철근비가 클수록 작아진다.
- 건조수축 — 단위 수량과 단위 시멘트량이 많을수록, 골재량이 적을수록, 상대습도가 낮고 부재 단면이 작을수록 커진다. 골재는 수축을 구속한다.
- 사용성·내구성 — 사용성 검토는 균열·처짐·피로의 영향을 고려한다. 보 및 슬래브의 피로는 휨 및 전단에 대하여 검토하며 압축에 대하여 검토하는 것이 아니다. 기둥의 피로는 원칙적으로 검토하지 않는다. 온도변화·건조수축 균열을 제어할 추가 보강철근을 배치한다. 보강설계에서는 구조내하력 증가뿐 아니라 사용성과 내구성 등의 성능 향상도 고려한다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
제27회 공동주택시설개론 52번철근콘크리트 구조물의 균열 및 처짐에 관한 설명으로 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →제26회 공동주택시설개론 43번철근콘크리트 보의 균열 및 배근에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →제18회 공동주택시설개론 90번철근콘크리트 구조물의 사용성 및 내구성에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 3개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기
보의 균열 형태와 배근
단순보 중앙부는 하단 휨인장에 의한 수직에 가까운 균열이, 단부는 전단과 휨의 조합에 의한 사인장(경사)균열이 생긴다. 사인장균열은 전단력과 휨이 함께 작용해 보 단부 쪽에 비스듬히(약 45°) 생기는 균열이며, 스터럽 같은 전단보강철근으로 제어한다. 전단력이 큰 단부에는 늑근 간격을 좁히고, 휨모멘트의 인장 쪽에 주근을 둔다. 스터럽은 보의 주철근을 둘러싸고 직각 또는 경사로 배치해 전단력과 비틀림모멘트에 저항하는 복부보강근이다(KDS 14 20 01).
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 8문항 중 8문항의 근거장기처짐과 건조수축
장기처짐은 크리프와 건조수축 때문에 하중이 오래 작용하면서 시간이 지나며 늘어나는 처짐이다. 추가 장기처짐은 순간처짐에 시간경과계수를 (1 + 50 × 압축철근비)로 나눈 계수를 곱해 구하므로 압축철근비가 클수록 작아진다. 건조수축은 굳은 콘크리트에서 수분이 빠져나가며 부피가 줄어드는 현상으로, 구속되면 균열이 된다. 시멘트풀의 수분 일탈로 일어나므로 단위 수량과 단위 시멘트량이 많을수록 커지고, 수축을 구속하는 골재량이 많을수록 작아지며, 상대습도가 낮고 부재 단면이 작을수록 커진다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 8문항 중 8문항의 근거슬래브 균열 제어와 사용성 검토
슬래브에서 휨철근이 1방향으로만 배치되는 경우 이 휨철근에 직각방향으로 수축·온도철근을 배치하여야 한다(KDS 14 20 50). 4변 지지 슬래브 중 장변이 단변의 2배를 넘으면 1방향 슬래브로 보고 단변방향 경간으로 설계한다(KDS 14 20 70). 사용하중을 받을 때 사용성과 내구성을 검토하며 사용성 검토는 균열·처짐·피로의 영향을 고려하고, 온도변화·건조수축 균열 제어용 추가 보강철근을 배치한다(KDS 14 20 30). 보 및 슬래브의 피로는 휨 및 전단에 대하여 검토하며 기둥의 피로는 검토하지 않아도 된다(KDS 14 20 26).
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 8문항 중 8문항의 근거