본문내용
1. 철근콘크리트 구조
1.1. 개요
1.1.1. 철근콘크리트 구조물의 정의
철근콘크리트 구조물은 압축강도는 높지만 인장강도가 낮은 콘크리트와 인장력에 매우 강한 철근이 합성된 구조물이다. 콘크리트는 압축력에 잘 견디지만 인장력에 약하기 때문에 철근을 배치하여 콘크리트의 부족한 인장강도를 보완한다. 즉, 압축영역은 콘크리트가, 인장영역은 철근이 담당하는 구조로 두 재료의 장점을 살린 합성구조물이라 할 수 있다. 철근콘크리트 구조물은 단순한 슬래브나 보, 기둥에서부터 복잡한 아치나 쉘 구조물까지 다양한 형태로 건설될 수 있는 장점이 있다.
1.1.2. 철근콘크리트 구조물의 특징
철근콘크리트 구조물의 특징은 다음과 같다.
철근콘크리트 구조물은 압축강도는 높지만 인장강도가 매우 낮은 콘크리트와 인장강도가 높은 철근이 합성된 구조물이다. 콘크리트의 압축강도를 보강하고 철근의 좌굴을 방지하며, 열팽창계수가 유사하고 부착력이 강해 철근의 부식을 막는 등의 장점을 가지고 있다.
이러한 철근콘크리트 구조물은 높은 압축강도, 내구성, 내화성 등의 장점으로 인해 건축, 교량 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 또한 구조물의 형상과 치수에 제약이 적어 다양한 형태로 제작할 수 있는 조형성을 가지고 있다. 뿐만 아니라 지역의 저렴한 재료를 활용할 수 있어 경제성이 높다는 특징이 있다.
그러나 콘크리트의 인장강도가 약해 균열이 발생하기 쉽고, 거푸집 설치 등 시공과정에서 어려움이 있으며, 무게에 비해 강도가 낮아 장경간 구조물에 불리한 단점도 있다. 또한 콘크리트의 품질 관리가 까다로워 시공 중 품질 변화가 발생할 수 있고, 건조수축이나 크리프 현상 등으로 인한 장기 변형도 발생할 수 있다.
1.2. 철근과 콘크리트의 특성
1.2.1. 철근과 콘크리트의 특성
철근과 콘크리트의 특성은 다음과 같다.
콘크리트는 압축강도가 높지만 인장강도가 매우 낮다. 콘크리트의 인장강도는 압축강도의 약 10-15% 수준에 불과하다. 따라서 콘크리트 단독으로 휨 부재를 구성하면 인장 측에 균열이 발생하게 된다. 반면 철근은 인장강도가 크며 탄성체에 가까운 거동을 한다. 따라서 철근이 콘크리트 내부에 배치되면 콘크리트의 부족한 인장강도를 보완할 수 있다. 즉, 콘크리트는 압축에 강하고 철근은 인장에 강한 특성을 가지고 있어 상호보완적이다.
또한 철근은 강재로 구성되어 있어 하중에 견디는 능력이 크지만 좌굴에 약한 편이다. 이러한 단점은 콘크리트가 철근을 감싸고 있어 철근의 좌굴을 방지할 수 있다는 점에서 해결된다.
더불어 철근과 콘크리트의 열팽창계수가 유사하여 온도 변화에 따른 응력 발생이 적다는 장점이 있다. 일반적으로 콘크리트의 열팽창계수는 10×10-6/℃, 철근의 열팽창계수는 12×10-6/℃ 수준으로 거의 유사하다.
마지막으로 콘크리트가 철근을 피복하고 있어 철근의 부식을 방지할 수 있으며, 화재 발생 시에도 콘크리트가 철근을 보호하여 강도 저하를 억제할 수 있다는 장점이 있다.
1.2.2. 철근과 콘크리트의 합성
철근과 콘크리트의 합성은 두 재료의 장점을 결합하여 상호보완적인 역할을 하는 것이 핵심이다. 콘크리트는 압축에는 강하지만 인장에는 매우 약하다. 이에 반해 철근은 인장에 강하지만 좌굴에 약한 특성을 가지고 있다. 이러한 서로의 단점을 보완하기 위해 철근과 콘크리트가 합성재료로 사용된다.
첫째, 콘크리트 내부에 매립된 철근은 콘크리트의 부족한 인장강도를 보강한다. 콘크리트가 인장력을 받는 부위에 철근을 배치하면 콘크리트의 균열을 방지하고 인장력에 저항할 수 있게 된다. 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 서로 보완되어 구조물의 강도와 내구성을 높이는 역할을 한다.
둘째, 철근이 콘크리트에 매립됨으로써 철근의 좌굴을 방지할 수 있다. 단독으로 사용되는 철근은 압축력을 받을 경우 좌굴이 발생할 수...
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