철근비

개요

철근비(鐵筋比)는 철근 콘크리트 부재의 단면에서 철근 단면적과 콘크리트 단면적의 비율.

인장철근비

인장철근비(tensile steel ratio)는 콘크리트의 유효단면적에 대한 인장철근 단면적의 비이다.

일반적으로 철근비(<math>\rho</math>)는 인장철근비를 말한다.^[1] 때로는 콘크리트의 유효 단면적에 대한 주 압축 철근의 단면적의 비(比)인 압축철근비(壓縮鐵筋比)로도 취급된다 .

균형철근비

균형철근비(balanced reinforcement ratio<math>, \rho_b</math>)는 인장철근이 설계기준항복강도에 도달함과 동시에 압축연단 콘크리트의 변형률이 극한 변형률에 도달하는 단면의 인장철근비이다.

따라서 철근탄성계수(Es)로 부터 얻을 수있는 압축연단에서 중립축까지의 거리(c)

<math> c= {{600d} \over{600+f_y }}</math>에서

압축연단에서 인장부까지 깊이(d)를 얻을수있다.

이어서 등가사각형 응력분포의 등가직사각형 응력블록의 깊이(a) 는 ^[2]

<math> a= {{A_s \cdot f_y }\over{0.85 f_{ck} b}}</math>로 부터

<math>\text{철근비} \rho = {{A_s}\over{bd}}</math>이므로

<math>\text{균형 철근비} \rho_b ={{A_s}\over{bd}}= {{\beta_1 \cdot c \cdot 0.85f_{ck} \cdot b}\over{f_y \cdot b \cdot d}}</math>이고 여기서 <math> c= {{600d} \over{600+f_y }}</math>이므로

<math>\text{균형 철근비} \rho_b = {{\beta_1 \cdot 0.85f_{ck}}\over{f_y}} \cdot {{600} \over{600+f_y }} </math>이다.

최소철근비

최소철근비(最小鐵筋比)는 철근 콘크리트 구조에서 철근과 콘크리트의 단면적이 가장 작은 비.

최대철근비

<math>\text{균형 철근비} \rho_b = {{\beta_1 \cdot 0.85f_{ck}}\over{f_y}} \cdot {{600} \over{600+f_y }} </math>에서 철근탄성계수 (<math>Es</math>)와 철근응력(<math>f_s</math>)은

<math>\text{균형 철근비} \rho_b = {{\beta_1 \cdot 0.85f_{ck}}\over{f_y}} \cdot {{0.003} \over{0.003+{{f_y}\over{E_s}} }} </math>이고

이를 최대철근비로 반영하면

<math>\text{최대 철근비} \rho_{max} = {{\beta_1 \cdot 0.85f_{ck}}\over{f_y}} \cdot {{\epsilon_c} \over { \epsilon_c+ { \epsilon_t } } }</math>

단, <math> \epsilon_c = 0.003 , f_y \text{가 } 400MPa \text{이하면 } { \epsilon_t } = 0.004 , \text{이상이면 } { \epsilon_t } = 0.005 </math>