Review of Steel ratio Specifications in Korean Highway Bridge Design Code (Limit States Design) for the Design of RC Flexural Members

This paper describes the specifications on balanced steel ratio and maximum reinforcement for the design of RC flexural members by the Korean Highway Bridge Design Code based on limit states design. The Korean Highway Bridge Design Code (Limit States Design) is not provide for the balanced steel ratio specification for the calculation of required steel area of RC flexural members design. The maximum steel area limited the depth of the neutral axis at the ultimate limit states after redistribution of the moment, and also recommended the maximum steel area should not exceed 4 percent of the cross sectional area. However, from the maximum neutral axis depth provisions should increase the cross section is calculated to be less the maximum reinforcement area, and according to the 4% of the cross sectional area of the concrete, the tensile strain of the reinforcement is calculated to be greater than double the yielding strain, so can not guarantee a ductile behavior. This study developed a balanced reinforcement ratio that is basis for the required reinforcement calculation for tension-controlled RC flexural members design in the ultimate limit states verification provisons and material properties and applied the ultimate strain of the concrete compressive strength with a simple formular to be applied to design practice induced. And assumed the minimum allowable tensile strain of reinforcement double the yielding strain, and applying correction coefficient up to the ratio of maximum neutral axis depth, proposed maximum steel ratio that can be applied irrespective of the reinforcement yield strength and concrete compressive strength.

철근콘크리트 휨부재 설계를 위한 도로교설계기준(한계상태설계법)의 철근비 규정 검토

이 연구는 한계상태설계법을 기반으로 하는 도로교설계기준에 의해 철근콘크리트 휨부재 설계 시 적용하는 균형철근비와 최대 철근량에 대한 규정을 검토한 것이다. 현행 도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 휨부재 철근량 산정의 기준이 되는 균형철근비에 대한 명시적 규정이 없고, 휨모멘트 재분배 효과를 반영한 최대 중립축 깊이 및 콘크리트 단면적의 0.04배로서 최대 철근량을 산정한다. 그런데, 최대 중립축 깊이 규정에 의하면 최대 철근량이 적게 산정되어 단면을 크게 하여야 하며, 콘크리트 단면적의 0.04배라는 한계값이 적용될 경우에는 인장 철근의 변형률이 항복 변형률의 2배 이하로 되어 충분한 연성거동을 보장할 수 없는 문제점이 있다. 이 연구에서는 연성거동을 확보할 수 있는 휨부재 설계를 위한 사용 철근량 산정의 기준이 되는 균형철근비를 극한한계상태 검증 규정 및 재료 특성과 콘크리트 기준압축강도에 따른 극한한계변형률을 도입하여 설계 실무에 적용할 수 있도록 간편한 식으로 유도하였다. 그리고, 설계된 휨부재가 충분한 연성이 확보되도록 인장철근의 최소허용변형률을 항복변형률의 2배로 가정하고 철근의 기준항복강도 및 콘크리트 기준압축강도에 상관없이 만족할 수 있도록 최대 중립축 깊이 비 보정계수를 도입하여 수정하고, 이로부터 최대철근비를 산정할 수 있도록 하였다.