주탑 및 교각의 기둥해석에서 기존 설계방식은 휨-압축 검토에 따른 주철근량 산정 후, 해당 단면에 대해 비틀림에 의한 필요 철근 이상이면 만족하는 설계로 진행되었다.
하지만, 설계기준에 의거 비틀림에 의해 유발되는 종방향 철근량은 휨-압축 검토의 주철근량에 추가하여야 한다고 판단되며, 「도로교설계기준(한계상태설계법) 해설(2015)」에 따르면 비틀림 검토 제외 규정도 삭제 되었다.
(「도로교설계기준 해설(2008)」에서는 계수 비틀림모멘트가 균열 비틀림모멘트의 1/4 보다 작은 경우 비틀림의 영향을 무시할 수 있다는 내용이 있음)
따라서, 주탑 및 교각 등의 큰 압축력을 받는 기둥부재에 대해서 합리적인 설계방법을 검토하고, 구조계산서 작성이 용이한 방법으로 종방향 비틀림에 의한 추가 철근량을 산정하여 반영토록 한다.
주철근량 (As = 158,030 mm2)
외측 H29@125
내측 H29@125
「도로교설계기준(한계상태설계법) 해설(2015)」의 해설내용에 따르면 스트럿 경사각은 설계자 판단임
비틀림에 의해 유발되는 종방향 철근량이 크게 발생되는 22°, 혹은 순수 비틀림에 해당하는 45°에 대한 명확한 구분이 어려움 (기둥부재 전체 단면이 압축상태로 볼 수 없음)
따라서, 평균값인 33.5°에 대한 안전측으로 압축 스트럿 경사각을 30°로 설정함
비틀림에 의해 유발되는 종방향 추가 철근량은 해당 단면에 대한 모멘트 팔길이를 적용하여 교축방향 및 교직방향 모멘트로 환산하는 방법으로 추가하며, 설계하중 Case별 동시발생 비틀림력으로 환산함
추가 모멘트 계산시 팔길이는 비틀림이 발생하는 단면의 전단류로 정하고, 교축방향 및 교직방향의 벽체 중심선 간의 거리로 결정함
교축방향 및 교직방향에 대한 추가 모멘트 비율은 비틀림을 제외한 발생 모멘트 비율로 산정하며, 2축 방향에 대한 휨-압축 검토를 고려하여 모멘트 제곱비로 산정함
비틀림에 의해 유발되는 종방향 추가 철근량에 대한 추가 모멘트 계산과정은 설계하중 Case별로 테이블 처리 후, 설계 단면력 집계에 바로 반영함
비틀림에 의해 유발되는 종방향 추가 철근량은 해당 단면에 대한 방향별 모멘트로 환산하여 기둥부재의 휨-압축 검토에 반영하는 방법으로 그 영향을 고려할 수 있다.
검토단면에 대한 종방향 비틀림 필요철근량은 34,418 mm2으로 S29-54EA(34,690 mm2) 만큼 감소시킨 단면의 해석 결과는 F.S = 1.00로 나타났다.
이에 상응하는 단면 검토결과 F.S = 0.99의 설계방법으로 비틀림의 영향을 고려해도 상기 결과와 비슷한 검토결과를 도출하였다.
도로교 설계기준(한계상태설계법) 해설 (2015)
도로교 설계기준 해설 (2008)
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