강구조 설계기준의 소성강도설계를 바탕으로 하는 합성기둥의 설계법은

극한강도법에 의한 콘크리트기준과는 몇가지 차이가 있습니다.

설계 기준의 차이에 의한 설계방법을 이해하는데 어려운 것 같습니다.

설계법은 크게 두가지의 큰 차이가 있습니다.

첫번째는 한계상태설계법에서는 소성응력 분포를 사용하는 것이고,

두번째는 기둥의 세장효과의 반영 방법입니다.

1. 소성응력분포 대 비탄성응력분포

    콘크리트설계기준은 아래그림에서와 같이

    응력본포가 변형도에 따라서 탄성상태에서 소성상태에 걸쳐 있습니다.

    하지만 한계상태설계법에서는 변형도가 아주 크다고 가정하여,

    응력분포를 소성응력분포로 사용합니다.

    따라서 합성기둥의 단면내력이 더 커지게 됩니다.

2. 기둥의 좌굴영향의 반영

    콘크리트설계기준에서는 장주의 영향을 모멘트확대계수로 계산하여

    설계모멘트 Mu에 모멘트확대계수를 곱하여

    단면의 내력이 확대된모멘트보다 작도록 설계하고 있습니다.

   한계상태설계법에서는 반대로 단면의 내력을 줄이는 방향으로 하고 있습니다.

   즉 Normal한 단면내력에

   장주효과에 의한 감소계수와 강도감소계수 Phi를 곱하여 설계내력을 계산하도록 하고 있습니다.

    위 합성기둥 계산결과에 보면

    Po가 현 단면에서 받을 수 있는 최대축력이 됩니다.

   축하중 Pu와 Pe를 사용하여 장주효과에 의한 내력감소율을 계산하게 됩니다.

   위의 PM상관도에서 좌측상단에있는 노란색 원의 값이 Po에 해당됩니다.

   장주의 효과를 반영하지 않고 강도감소계수를 곱하지 않은 값입니다.

   강도의 감소없이 순수하게  받을 수 있는 축력과 모멘트의 상관곡선이 A에 해당됩니다.

   여기에 장주효과를 반영하고 강소감소계수를 곱한 상관곡선이 B입니다.

이와 같이 장주효과를 단면내력감소에 반영하기 때문에

합성기둥의 설계법이 이해하기 어렵게 된 것 입니다.

물론 수식으로도 내력을 계산하기 어렵기도 합니다.