[11] 콘크리트의 탄성계수를 구하는 방법은 무었입니까?
I. 개요
탄성계수는 탄성재료의 응력도와 변형도와의 관계를 나타내는 계수로서 후크의 법칙에 따라 선형탄성재료의 경우에는 응력도의 크기에 관계없이 일정한 값을 나타낸다.
II. 탄성계수
1. 정탄성계수
정적하중(일반적인 압축강도시험에 실시하는 대하) 재하에 의해 구해진 응력-변형곡선으로부터 계산하는 탄성계수(영계수)를 정탄성계수라 한다.
정탄성계수의 종류로는 초기접선 탄성계수, 할선탄성계수, 접선탄성계수가 있으며 철근콘크리트의 부재설계시에는 응력과 전 변형량의 비를 필요로 하게 되므로 할성탄성계수를 사용한다.
할성탄성계수는 어떤 응력(예를 들면 압축강도의 1/3이나 2/3)의 점과 원점을 연결한 선분의 기울기를 이용한다. 동일응력에 대한 할선탄성계수는 콘크리트의 압축강도가 높을수록 커진다. 일반적인 경우 부정정력 혹은 탄성변형의 계산에 사용하는 탄성계수(영계수)로서 철근의 경우는 2,100,000 kg/cm2, 콘크리트는 설계기준강도에 따라 아래와 값을 표준으로 사용한다.
- 설계기준강도 180 kgf/cm2 = 탄성계수 240,000 kgf/cm2
- 설계기준강도 240 kgf/cm2 = 탄성계수 270,000 kgf/cm2
- 설계기준강도 300 kgf/cm2 = 탄성계수 300,000 kgf/cm2
- 설계기준강도 400 kgf/cm2 = 탄성계수 350,000 kgf/cm2
- 설계기준강도 500 kgf/cm2 = 탄성계수 400,000 kgf/cm2
2. 동탄성계수
탄성재료의 경우 이론상 공명진동수 혹은 파동전파 속도로부터 탄성계수를 구할 수 있다. 불완전탄성체인 콘크리트에 이 방법을 이용하여 동역학적으로 구해진 탄성계수를 동탄성계수라 한다. 우리나라에서는 KS F 2437(공명진동에 의한 콘크리트의 동탄성계수, 동전단 탄성계수 및 동 포아슨비의 시험방법)에 규정되어 있다.
콘크리트 공시체가 동결융해작용 혹은 기타 화학작용으로 인하여 그 강도가 증가, 또는 감소 하였을 때 강도가 어떻게 변화하는가 하는 과정을 측정해야 되는 겨우가 있다. 이러한 시험을 하기 위하여서는 그 측정회수를 늘리거나 측정간격을 좁힘으로써 상당히 많은 수의 공시체를 사용하여 압축시험을 해야만하고 각 종류마다 적당한 시간 간격으로 시험해야 할 필요가 있다. 그러나 전 시험기간중에 동일한 공시체로서 품질 변화를 시험하는 것이 바람직하므로 콘크리트의 강도와 동탄성계수의 일반화된 관계식을 이용하여 강도를 구할 수 있다.
강도와 동탄성계수와의 관계는 사용하는 골재, 배합 및 양생조건에 따라 달라질 수 있지만 동일공시체에 있어서는 탄성계수의 변동이 콘크리트 강도의 변동에 관계되는 좋은 지표로 사용할 수 있다.