SLIMBOX는 강재 부재로, RC벽체는 철근콘크리트 부재로 설계합니다. 두 부재는 SLIMBOX 하판과 RC벽체 상단의 접합면 전단전달에 의해 함께 휨에 저항하는 합성부재로 봅니다. 본 버전은 정모멘트와 부모멘트를 분리합니다. 정모멘트는 콘크리트/RC벽체측 인장, 부모멘트는 SLIMBOX측 인장으로 정의하고, 각 방향별 압축측·인장측을 따로 두어 Mu ≤ φMn, qu ≤ φqn 형식으로 정리합니다.
1. KDS 강도설계 메커니즘 도표
중요 원칙: 정모멘트와 부모멘트는 같은 합성단면을 사용하지만, 압축측과 인장측이 반대입니다. 따라서 콘크리트 압축블록 위치, 철근 인장/압축 역할, SLIMBOX 강재의 인장/압축 역할을 방향별로 따로 계산합니다.
① SUNEX unfactored M,V
→
② 하중계수 γu Mu=γM, Vu=γV
→
③ 정/부모멘트 압축측·인장측 결정
④ 콘크리트 인장 무시
→
⑤ 압축블록 a=β1c, Cc
→
⑥ 철근·강재 C/T 힘평형
→
⑦ Mn, φMn Mu/φMn 판정
KDS 계산서 기본 표시
소요강도: Mu = γu·M, Vu = γu·V
휨강도: Cc = 0.85·fck·Ac, a = β1·c, ΣC = ΣT, Mn = Σ(F·z), φMn ≥ Mu
접합면 전단: qu = Vu·Q/I, φqn ≥ qu
2. KDS 방향별 휨강도 계산식 정리
핵심 수정: 이제 정모멘트와 부모멘트는 같은 식을 단순히 부호만 바꾸는 방식이 아니라, 인장측 재료가 무엇인지와 압축블록이 어느 쪽에 생기는지를 분리해서 표시합니다.
이번 단계 추가: 부모멘트는 ① 배면 SLIMBOX 강재 인장항복 여부와 ② 노출측 콘크리트 압축극한(εcu=0.003)을 모두 계산서에 표시합니다. 정모멘트는 RC벽체 인장철근 εt ≥ εy 여부를 표시합니다. 강재와 철근 응력은 fi = Es·εi로 산정하고, Fy 또는 fy를 초과하지 않도록 제한했습니다.
구분
인장측
압축측
KDS 계산식 흐름
판정식
정모멘트 +M
콘크리트/RC벽체측 인장 콘크리트 인장 무시, 철근 인장력 Ts만 반영
SLIMBOX측 압축 압축측 콘크리트 블록 Cc + 강재/철근 압축력 Cs
Mu+ = γu|M+| → c 가정 → a=β1c → Cc=0.85fckAc → ΣC=ΣT → Mn(+)=ΣF·z
Mu+ ≤ φbMn(+)
부모멘트 -M
SLIMBOX측 인장 SLIMBOX 강재 인장력 Tsteel이 주저항
RC벽체/콘크리트측 압축 콘크리트 압축블록 Cc + 압축측 철근 Cs
Mu- = γu|M-| → c 가정 → a=β1c → Cc=0.85fckAc → ΣC=ΣT → Mn(-)=ΣF·z
Mu- ≤ φbMn(-)
※ 현재 φb, β1, 스터드 Qn은 입력값 기준입니다. 최종 제출용에서는 적용 KDS 조항 및 재료규격에 맞추어 φ, β1, Qn 산정 근거를 계산서 하단에 별도 표시해야 합니다.
정모멘트 +M 콘크리트측 인장 / SLIMBOX측 압축
정모멘트(+): 콘크리트/RC벽체측 인장 → 콘크리트 인장은 무시하고, SLIMBOX측 압축블록 및 압축강재 기준으로 c와 a를 산정합니다.
부모멘트 -M SLIMBOX측 인장 / RC벽체측 압축
부모멘트(-): SLIMBOX측 인장 → SLIMBOX 강재 인장력을 주저항으로 보고, RC벽체/콘크리트측 압축블록 기준으로 c와 a를 산정합니다.
3. 접합면 전단전달 메커니즘
① 계수전단력Vu = γu·V
② 전단흐름qu = Vu·Q/I
③ 전단연결재스터드 qn 산정
④ KDS 판정qu / φqn ≤ 1.0
계산서 표시 기준: q_allow 표현은 사용하지 않고, 공칭저항 qn과 설계저항 φqn으로 표시합니다. 직접입력 모드는 “φqn 직접입력”으로만 사용합니다.
4. 설계 플로차트
① 기존 SLIMBOX 모멘트 입력
→
② KDS 소요강도 Mu, Vu 산정
→
③ 합성단면 구성
→
④ 접합면 전단전달 가정
→
⑤ 하나의 합성중립축
→
⑥ Mu/φMn qu/φqn 판정
SLIMBOX 강재 항복력 C/T
RC 콘크리트 압축블록 Cc
벽체철근 인장/압축력 Ts,Cs
중요 가정: 본 계산은 합성보와 같이 접합면 전단전달이 충분하다는 전제하에 수행합니다. 실제 설계에서는 용접철근, 스터드, 전단키, 거친면, 정착길이 등 접합면 수평전단 검토가 별도로 필요합니다.
5. 입력값
① KDS 공통 설계계수
소요강도 산정, 휨강도, 전단강도, 재료 변형률 계산에 공통으로 사용하는 값입니다.
② SLIMBOX 항목
SLIMBOX 강재 형상, 강재 항복강도, SLIMBOX 내 보강철근 조합을 입력합니다.
③ 콘크리트벽체 항목
RC벽체 콘크리트, 벽체철근, RC벽체 자체 전단검토용 값을 입력합니다.
③-1 슬래브 유입전단 검토 항목
전단력이 슬래브로 먼저 유입되는 경우, 슬래브 콘크리트 단면 자체가 Vu를 받을 수 있는지 별도 확인합니다. 지하1층부·중층부는 일반 슬래브 두께를 사용하고, 기초부는 기초슬래브 두께를 별도 입력하여 검토합니다. NG 발생 시 ① 현 fck 기준 필요 슬래브 두께, ② 현 두께 기준 필요 fck를 함께 제안합니다. 기본값은 1m 폭 스트립 기준입니다.
모멘트는 아래 “기존 SLIMBOX 모멘트 및 RC 검토용 모멘트” 표에서 입력하고, 전단력은 여기서 구간별로 입력합니다.
하중 입력 기준: 정모멘트, 부모멘트, 전단력 입력값은 SUNEX(unfactored) 결과값으로 입력합니다.
본 계산서는 입력값에 하중계수 γu를 곱해 소요강도 Mu, Vu를 산정합니다. 토압은 기본 하중계수 γu = 1.6을 적용합니다.
만약 토목에서 이미 계수하중 조합 결과를 받은 경우에는 γu = 1.0으로 입력하여 이중계수 적용을 방지합니다.
6. 기존 SLIMBOX 모멘트 및 RC 검토용 모멘트
구간
기존 정모멘트 +M SUNEX(unfactored) kN·m
기존 부모멘트 -M SUNEX(unfactored) kN·m
RC 하중계수
RC검토 +M kN·m
RC검토 -M kN·m
지하1층부
-
-
-
중층부
-
-
-
기초부
-
-
-
7. 구간별 합성단면 그림
지하1층부·중층부·기초부별 입력 모멘트와 전단력, 스터드 배치를 함께 표시한 단면 그림입니다. 입력값을 바꾸면 그림도 자동으로 갱신됩니다.
지하1층부구간 1
-
중층부구간 2
-
기초부구간 3
-
합성단면 그림
SLIMBOX 강재콘크리트철근합성중립축SLIMBOX 중립축
8. 합성단면 핵심 결과
9. 재료별 합성단면 구성
요소
재료
A 실제 cm²
환산계수
A 환산 cm²
도심 y mm
I 기여 cm⁴
10. 정모멘트 / 부모멘트 개념도
11. 접합면 전단전달 검토
기준안: 전단력 기본값은 지하1층부 175kN, 중층부 125kN, 기초부 87kN입니다.
스터드는 SLIMBOX 접합면 단독 / D19 @200 / 2-row / Qn=45kN 기준으로 우선 검토합니다.
부족 시 ① 해당 구간 스터드 증대(D22 등), ② 인접 CIP 전단분산 적용 여부를 별도로 판단합니다.
구간
SUNEX V (unfactored) kN
γ
Vu kN
qu=VuQ/I kN/m
구간별 스터드 배치
스터드 φqn kN/m
단독 사용률 qu/φqn
부족분 kN/m
필요 간격 sreq mm
CIP 분산 검토
판단
구간별 전단스터드 검토는 SLIMBOX 하판과 RC벽체/슬래브 상단 접합면에서 전달되어야 하는 수평전단흐름을 계산합니다. 단독 스터드로 부족한 경우에는 해당 부족분만 보강하는 안과 인접 CIP까지 전단을 분산하는 안을 비교합니다. q=VQ/I이며, 스터드 저항은 qstud = Qstud × 열 수 × 1000 / s 로 계산합니다. 여기서 s는 스터드 간격(mm), Qstud는 스터드 1개 전단내력(kN)입니다.
12. KDS 휨강도 단위 검산 및 현재 결론
단위 기준: 응력 MPa = N/mm², 면적 A = mm², 힘 F = MPa×A/1000 = kN, 모멘트 Mn = Σ(FkN×zmm)/1000 = kN·m.
이전처럼 F(kN)에 다시 1000을 곱하면 Mn이 1000배 커지므로, 이 표에서 단위 변환을 직접 확인합니다.
검산 항목
계산식
단위
검산 결과
판정
13. 정모멘트 / 부모멘트 KDS 강도 산정 검산표
방향
소요강도 Mu kN·m
중립축 c mm
힘평형 ΣC-ΣT kN
주요 항복판정
Mn kN·m
φMn kN·m
Mu/φMn
검산 결론
현재 해석상 결론: 정모멘트는 RC 인장철근 항복 여부를 확인하고, 부모멘트는 SLIMBOX 인장강재 항복 여부와 노출측 콘크리트 압축극한 조건을 함께 표시합니다. 접합면 전단은 지하1층부·중층부·기초부를 구간별 스터드로 따로 검토하고, 필요 시 인접 CIP 전단분산안을 별도 판단합니다. 추가로 RC벽체 자체 전단강도 φVc, 슬래브 유입전단 φVc, 필요 시 Vs,req 및 Av/s를 계산하여 별도 전단보강 필요 여부를 판단합니다.
검토 목적: SLIMBOX 접합면 전단전달 검토와 별개로, RC벽체 자체가 계수전단력 Vu를 부담할 수 있는지 확인합니다.
본 검토는 보수적으로 Vu 전체를 RC벽체가 부담한다고 가정합니다. 이 조건에서도 φvVc ≥ Vu이면,
SLIMBOX와 합성거동하는 실제 조건에서는 RC벽체 추가 전단보강이 불필요한 것으로 정리합니다.
구간
입력 기준
γu
Vu kN
bw mm
d mm
fck MPa
Vc kN
φvVc kN
콘크리트만 사용률
필요 Vs kN
필요 Av/s mm²/mm
검토용 제공 Av/s mm²/mm
φv(Vc+Vs) kN
최종 판단
항목
계산식 / 판단식
현재 적용
결론
계산식: Vc = 0.17√fck·bw·d, φvVc ≥ Vu 이면 전단보강 불필요.
만약 φvVc < Vu이면, 필요 전단보강은 Vs,req = Vu/φv - Vc, (Av/s)req = Vs,req×1000/(fyv·d)로 산정합니다.
여기서 MPa=N/mm², bw·d는 mm², 힘은 kN으로 환산합니다.
16. 벽체 전단력의 슬래브단면 저항검토
검토 목적: 외력 전단력 Vu가 먼저 슬래브로 유입되는 경우, 슬래브 콘크리트 자체가 1차 전단저항을 확보하는지 확인합니다.
이 검토는 접합면 전단흐름 qu = VuQ/I 검토와 별개입니다. qu는 SLIMBOX와 RC벽체/슬래브 사이의 상대 미끄러짐 방지 검토이고,
본 표는 슬래브 콘크리트 단면의 직접 전단저항을 확인하는 항목입니다.
구간
SUNEX V kN
γu
Vu kN
슬래브 h mm
b mm
d mm
요구 dreq mm
최소 hreq mm
두께 제안 mm
현재 fck MPa
필요 fckreq MPa
강도 제안
Vc kN
φvVc kN
사용률 Vu/φvVc
판단
항목
계산식 / 판단식
현재 적용
결론
OK 범위 제안: 강도 증대안은 임의 고강도 하나만 제시하지 않고, fck = 30MPa / 40MPa / 49MPa 세 가지 경우에 대해 각 구간별로 필요한 최소 슬래브 두께를 역산합니다.
표의 제안두께는 계산상 hreq를 10mm 단위로 올림한 값입니다.
구간
Vu kN
검토폭 b mm
피복+철근반경 mm
fck=30MPa 필요 h / 제안 h
fck=40MPa 필요 h / 제안 h
fck=49MPa 필요 h / 제안 h
권장 판단
계산식: Vc = (1/6)√fck·b·d, φvVc ≥ Vu 이면 슬래브 콘크리트 전단 OK로 표시합니다.
최소 필요 유효깊이는 dreq = Vu×1000 / [φv·(1/6)√fck·b] 로 역산하고,
최소 슬래브 두께는 hreq = dreq + 피복 + 철근반경 으로 표시합니다.
또한 fck = 30MPa, 40MPa, 49MPa 각각에 대하여 필요한 슬래브 두께를 역산하여 OK 가능한 범위를 제안합니다.
최종 적용 시에는 슬래브 배근, 전단보강, 정착, 지압, 펀칭전단, 실제 하중전달폭을 함께 확인해야 합니다.
17. 구간별 재료별 검토 결과
구간
방향
소요모멘트 Mu kN·m
인장/압축 메커니즘
중립축 c mm
등가블록 a=β1c mm
콘크리트 Cc kN
압축측 C kN
인장측 T kN
주요 변형률 / 항복판정
지배모드 판단
공칭휨강도 Mn kN·m
φMn kN·m
Mu/φMn
KDS 판정
KDS 6차 전환본: 휨강도는 콘크리트 인장 무시, 등가압축블록 a=β1c, 변형률 적합조건(εcu=0.003, fi=Esεi≤Fy/fy)을 사용하여 산정합니다. 정모멘트는 RC 인장철근 항복 여부를 확인하고, 부모멘트는 ① 배면 SLIMBOX 강재 인장항복 여부와 ② 노출측 콘크리트 압축극한(εcu=0.003) 조건을 함께 표시하여 지배모드를 판단합니다.
18. 150mm 슬래브 + 테두리 밴드철근 보강 검토
검토 목적: 토압방향 수평전단 Vu가 벽체에 수직으로 슬래브 평면을 따라 유입될 때,
150mm 슬래브 콘크리트 단독 직접전단은 NG가 될 수 있습니다. 따라서 본 항목에서는 슬래브 두께를 키우지 않고,
테두리 상·하부 밴드철근 + U-bar/헤어핀 + 정착/전단마찰을 이용하여 콘크리트의 벌어짐·전단균열·국부파괴를 억제하고,
전단력을 철근 인장력과 접합부 전단전달로 우회시키는 조건부 OK 방안을 검토합니다.
계산식 — 콘크리트 단독저항 + 철근 전단전달 시스템
① φVc = φv × (1/6)√fck × b × d / 1000
② φTband = φs × (As,top + As,bot) × fy / 1000
③ φVfr = φv × μ × Avf × fy / 1000
④ φVanch = φs × As,developed × fy / 1000
⑤ φVband = min(φTband, φVfr, φVanch)
⑥ φVn,total = φVc + φVband
⑦ Vu ≤ φVn,total → 조건부 OK
중요: 이 항목의 OK는 “150mm 슬래브 직접전단 OK”가 아닙니다.
150mm 슬래브 단독 직접전단은 NG일 수 있으나, 테두리 밴드철근과 U-bar/헤어핀의 정착·전단마찰이 확보되어
콘크리트 균열과 벌어짐을 구속하는 경우 전단전달 시스템에 의한 조건부 OK로 판단합니다.
구간
Vu kN/m
슬래브 h mm
φVc kN/m
밴드 상·하부 철근
U-bar/헤어핀
φTband kN/m
φVfr kN/m
φVanch kN/m
φVband kN/m
φVn,total kN/m
사용률
판정
-
기본 배근안: 테두리 밴드 상부 D16@200 + 하부 D16@200, U-bar/헤어핀 D13@200-2leg, μ=1.0, φs=0.90, φv=0.75 기준으로 산정합니다.
최종 도면 적용 시에는 실제 철근 직경·간격, 갈고리/정착길이, 철골보·벽체 접합부, 스터드/앵커 간섭, 국부지압 및 콘크리트 파괴를 함께 확인해야 합니다.
19. 밴드슬래브를 이용한 설계 가능 방법
설계 방향: 본 검토의 Vu는 상부에서 아래로 작용하는 중력방향 하중이 아니라,
토압방향, 즉 벽체에 수직이고 슬래브 평면을 따라 유입되는 수평 전단력(kN/m)입니다.
150mm 슬래브를 이 수평 전단력의 단독 직접저항 부재로 보면 NG가 될 수 있으므로,
전단력이 유입되는 SLIMBOX/벽체 주변 테두리부를 150mm 유지형 테두리 밴드철근 보강구간으로 계획합니다.
철골보가 벽체에 붙어 있어 슬래브 증두가 어려우므로, 슬래브 두께는 150mm로 유지하고 내부에 상·하부 보강근과 U-bar/헤어핀 전단보강근을 배치하여
평면내 전단전달, 국부 압축·지압·균열·정착 문제를 보완하는 하중전달 구간으로 사용합니다.
코드 판정식
① 직접전단: Vu ≤ φVc 이면 OK
② 직접전단 NG일 때: 밴드슬래브 조건 + 전단전달 시스템 + 국부파괴 검토를 모두 만족하면 조건부 OK
③ 판정식: hband ≥ 180mm, ΣφVn,transfer ≥ Vu, 지압/펀칭/정착/콘크리트 파괴 검토 OK
권장 기본안: 일반 슬래브는 150mm를 유지하고, 토압방향 수평전단 Vu가 벽체와 수직으로 슬래브를 따라 유입되는 테두리부만
밴드슬래브 h ≥ 180mm로 증두합니다. 밴드 내부에는 상·하부 보강근과 U-bar/헤어핀을 배치하고,
SLIMBOX 하판의 스터드/앵커/전단키와 함께 평면내 수평 전단전달 경로를 구성합니다.
주의: 밴드슬래브는 “슬래브 단독 직접전단 OK”를 의미하지 않습니다.
150~180mm 슬래브의 φVc가 Vu보다 작으면 직접전단은 계속 NG로 표시하고,
최종 판정만 전단보강 및 하중전달 경로 확보 조건부 OK로 분리해야 합니다.
① 밴드폭 설정벽체/SLIMBOX와 접하는 테두리부에 Bband = 600~1000mm 범위의 국부 보강구간을 설정합니다.
② 두께 증두일반 슬래브 150mm와 구분하여 전단 유입부는 hband ≥ 180mm를 기본 보강두께로 둡니다.
③ 상·하부 철근밴드부 상부·하부에 길이방향 보강근을 배치하여 휨균열과 하중분산을 제어합니다.
⑤ 전단연결재 병행SLIMBOX 하판 스터드, 앵커, 전단키 또는 접합면 전단마찰철근을 함께 검토합니다.
⑥ 최종 조건부 OKΣφVn,transfer ≥ Vu이고 정착·지압·펀칭·콘크리트 파괴가 모두 OK일 때 조건부 OK로 표시합니다.
구분
코드상 판단
OK/조건부 OK가 되는 조건
계산서 표시 문구
슬래브 직접전단
Vu ≤ φVc
슬래브 두께 또는 fck 증대로 직접전단 저항이 Vu 이상
OK — 슬래브 단독 직접전단 만족
밴드슬래브 보강
hband ≥ 180mm + 밴드 보강근 배치
전단 유입부 국부 압축·지압·균열 저감 목적의 기본 보강조건
보강조건 만족 — 단독 OK가 아니라 조건부 OK의 선행조건
전단전달 시스템
ΣφVn,transfer ≥ Vu
전단보강근, 전단마찰철근, 스터드/앵커/전단키, 모멘트 접합 철골보 기여 합산
조건부 OK — 대체 하중전달 경로 확보
국부파괴 방지
bearing / punching / anchorage / breakout OK
지압, 펀칭전단, 정착길이, 스터드 콘크리트 파괴가 모두 만족
조건부 OK 유지 — 하나라도 NG이면 최종 NG
최종 적용 문구: 밴드슬래브 적용 시에도 16항 슬래브 직접전단 검토는 삭제하지 않습니다.
16항은 “토압방향 수평전단에 대한 슬래브 단독 직접전단 가능 여부”를 표시하고, 본 19항은 “슬래브 단독전단이 부족한 경우 밴드슬래브와 전단전달 시스템으로 조건부 OK가 가능한지”를 표시합니다.
따라서 최종 판정은 직접전단 OK 또는 밴드슬래브 보강 + ΣφVn,transfer ≥ Vu + 국부파괴 검토 OK일 때 OK/조건부 OK로 정리합니다.
20. 마지막 페이지 첨부그림 — 단계별 계산결과 집계표
SUNEX 단계별 계산결과 집계표 및 심도별 토압·변위·전단력·모멘트·지보공축력 그래프입니다.
※ 이 그림은 별도 PNG 파일이 아니라 HTML 내부에 직접 삽입되어 있습니다. HTML 파일 하나만 열어도 표시됩니다.