보의 구조적 역할

보는 중력 방향에 가로로 놓여서 휘어지는 힘을 받고 기둥과 벽체로 수직하중을 전달합니다. 또한 기둥과 강접합 된 보는 바람이나 지진 등의 수평하중도 부담합니다. 보의 기본적인 하중 전달 방법과 휨모멘트 특성을 살펴보겠습니다.

 

보에서의 하중 전달(큰보와 작은보)

보는 슬래브의 하중을 받아 기둥으로 전달합니다. 만약 슬래브가 1방향 슬래브로 설계되어 있다면 작은보가 슬래브의 하중 일부를 큰보로 전달하게 됩니다.

 

▶ 슬래브의 종류

▶ 슬래브 구조 해석의 원리

 

큰보(Girder)는 작은보(Beam)가 전달하는 집중하중과 슬래브 하중 일부를 기둥으로 전달합니다. 

 

실제 구조계산에서 보에 전달되는 하중을 어떻게 계산하는지는 다음 글을 참고하시기 바랍니다. 

▶ 구조역학의 기본 개념/ 구조물의 모델화/ 보의 하중 계산/ 일방향슬래브

 

보는 기둥과 함께 강접되면 바람이나 지진 등의 횡력에 저항하는 역할을 하는데, 보통 저층이면 강접골조만으로 횡력에 저항할 수 있습니다.

수평하중이 작용할 때 강접합된 기둥과 보의 거동

 

철근콘크리트는 기둥과 보의 콘크리트를 한꺼번에 타설하기 때문에 강접합이 됩니다. 기둥과 보가 강접합되면 횡방향 변위를 억제할 수 있고 수평하중에 대한 저항력을 높일 수 있습니다. 

 

■ 구조물의 지점과 절점

■ 구조물 해석을 위한 하중의 종류

■ 정정구조물의 반력 계산

■ 단순보(정정구조물)의 응력 계산

 

기둥과 보의 접합

기둥과 보의 접합방법에 따라 휨모멘트 분포가 달라집니다. 

철근콘크리트구조와 달리 강구조는 기둥과 보를 회전단으로 접합할 수도 있습니다.

 

■ 강구조에서 모멘트접합과 전단접합

 

기둥과 보가 회전단으로 결합되면 보의 지지점에서 휨모멘트를 부담할 수 없기 때문에 중앙부의 휨모멘트가 커지게 됩니다. 이 휨모멘트를 부담하려면 보 단면의 크기도 커져야 합니다.

 

기둥-보 접합방법과 강성의 차이에 따른 휨모멘트의 분포

기둥과 보가 고정단으로 강접합되면 보 중앙부의 휨모멘트를 줄일 수 있습니다. 보가 휘어지면 기둥도 따라 휘는데 기둥이 구부러지는 정도는 어느 쪽의 강성이 큰가에 달려있습니다. 보통 기둥과 보는 동일한 콘크리트로 타설하기 때문에 강성은 기둥과 보의 상대적인 크기에 따라 달라집니다.

 

기둥 단면이 크면 큰 휨모멘트에 저항할 수 있고, 단면이 작으면 쉽게 휘어져 저항하기 힘들어집니다. 맨 아래 그림처럼 기둥이 상대적으로 크면 기둥과 인접한 보 단부의 모멘트가 커지게 됩니다. 따라서 보에서 발생하는 휨모멘트 다이어그램을 위로 당기는 효과가 생기고, 상대적으로 보 중앙부의 휨모멘트가 작아집니다. 이런 경우라면 보 하부에 배치하는 철근량을 줄일 수 있습니다.

 

구조 부재와 관련된 내용입니다.

■ 슬래브의 종류
■ 슬래브 구조 해석의 원리
■ 슬래브와 수평하중
■ 슬래브 - 주열대와 중간대

 

■ 보 경간과 춤
■ 보의 처짐과 사용성

 

■ 기둥의 구조적 역할
■ 기둥의 좌굴

■ 기둥의 구조설계 - 기둥의 크기를 줄이려면?

 

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