원형기둥에서 철근의 강도 Fy=600 을 사용한 경우 보다 Fy=500 을 사용한

경우가 오히려 내력(강도)이 작을 수 있습니다.

우선 비교하는 조건은

    원형기둥 직경 : 500 mm

    철근 : 14-D19

    콘크리트 강도 : 27 N/mm2

    기둥 축력 : 908 kN

으로 동일하게 사용합니다.

먼저 철근의 강도 Fy=600으로 해석한 결과는 다음과 같습니다.

힘의 평형조건에 의해서 해석한 결과를 보면

인장측 최외단 철근의 응력은 510 N/mm2 이고

나머지 대부분의 철근의 응력 500 N/mm2 이하로

Fy=600 철근의 효과는 거의 없습니다.

이유는,

압축측의 최대 허용변형도는 0.003입니다.

이는 철근강도 600 N/mm2 의 강도를 발휘하기 위한 변형도보다 작기 때문입니다.

(변형도 = 강도/탄성계수)

기둥의 경우는 압축지배가 많으므로

인장측의 변형도도 철근의 최대강도를 발휘하기에는 부족한 경우가 대부분입니다.

반면에 철근의 강도와 인장측 최외단 철근의 변형도를 이용하여 계산하는

강도감소계수는 0.065 입니다.

다음, 철근의 강도를 500 N/mm2로 사용한 것을 제외하고는

모두 동일한 조건으로 해석한 결과입니다.

여기서도 인장측 최외측의 철근의 계산 응력은

507.8 N/mm2 로 철근의 강도를 초과하므로 500 N/mm2 만 적용하고,

나머지 철근은 500 N/mm2 이하로 됩니다.

철근의 응력의 합은 Fy=600 을 사용했을 경우와 큰 차이가 없게 됩니다.

그리고, 강도감소계수는 0.6539 로 Fy=600 보다 더 유리합니다. 

이와 같이

철근의 응력의 합은 Fy=600 이나 Fy=500 을 사용하였을 경우

그다지 차이가 없습니다.

그러나 강도감소계수가

Fy=500 을 사용했을 경우가 더 큽니다.

강도감소계수는 철근뿐만 아니라 콘크리트에도 곱하므로

전체적으로 보았을 때

Fy=500 을  사용한 경우가 내력이 더 크게 되는 것입니다.