9.1 철근의 정착
- 정착의 필요성
철근콘크리트 구조에서 휨응력을 슬래브→보, 작은 보→큰 보, 보→기둥, 기둥→기초 순으로 다른 부재로 전달하기 위해 '철근의 정착'이 필요하다. - 최소 정착길이: 인장철근은 300mm 이상, 압축철근은 200mm 이상으로 규정된다.
- 뽑힘부착파괴: 이형철근의 마디 사이의 콘크리트가 지압파괴되어 철근이 뽑히는 형태. 콘크리트 두께가 두꺼울 경우, 철근 사이의 간격이 넓을 경우, 나선철근이나 띠철근에 의해 횡방향으로 구속되는 경우에 발생한다.
- 쪼갬부착파괴: 피복 두께가 얇거나 철근의 간격이 좁을 경우, 철근의 마디와 리브가 쐐기작용을 하여 균열이 표면까지 파급되는 형태. 일반적으로 보 상·하부의 부착파괴는 쪼갬파괴의 형태를 띤다.
- \(\alpha\) = 철근배치 위치계수
- 상부철근(정착길이 또는 겹침이음부 아래 300mm를 초과되게 굳지 않은 콘크리트를 친 수평철근): 1.3
- 기타 철근: 1.0
- \(\beta\) = 도막계수
- 피복두께가 \(3d_b\) 미만 또는 순간격이 \(6d_b\) 미만인 에폭시 도막 철근: 1.5
- 기타 에폭시 도막 철근: 1.2
- 아연도금 혹은 도막되지 않은 철근: 1.0
- \(\gamma\) = 철근 크기계수
- D19 이하의 철근: 0.8
- D22 이상의 철근: 1.0
- 해석 결과 요구되는 철근량을 초과하여 배치한 경우: \(\frac{\text{소요} A_s}{\text{배근} A_s}\)
- 지름이 6mm 이상이고 나선 간격이 100mm 이하인 나선철근 또는 중심 간격 100mm 이하로 배치된 D13 띠철근으로 둘러싸인 압축 이형철근: 0.75
- 인장 또는 압축을 받는 하나의 다발철근 내에 있는 개개 철근의 정착길이 \(l_d\)는 다발철근이 아닌 경우의 각 철근의 정착길이보다 3개의 철근으로 구성된 다발철근에 대해서는 20%, 4개의 철근으로 구성된 다발철근에 대해서는 33%를 증가시켜야 한다.
- 다발철근의 정착길이 \(l_d\)를 계산할 때 순간격, 피복두께 및 도막계수, 구속효과 관련 항을 계산할 경우에는 다발철근 전체와 동등한 단면적과 도심을 가지는 하나의 철근으로 취급한다.
- 180°표준갈고리: 구부린 반원 끝에서 \(4d_b\) 이상, 또한 60mm 이상 더 연장되어야 한다.
- 90°표준갈고리: 구부린 끝에서 \(12d_b\) 이상 더 연장되어야 한다.
- 90°표준갈고리:
- D16 이하의 철근: 구부린 끝에서 \(6d_b\) 이상 더 연장
- D19, D22 및 D25 철근: 구부린 끝에서 \(12d_b\) 이상 더 연장
- 135°표준갈고리: D25 이하의 철근은 구부린 끝에서 \(6d_b\) 이상 더 연장
- D35 이하 철근에서 갈고리 평면에 수직방향인 측면 피복두께가 70mm 이상이며, 90°갈고리에 대해서는 갈고리를 넘어선 부분의 철근 피복두께가 50mm 이상인 경우: 0.7
- D35 이하 90°갈고리 철근에서 정착길이 \(l_{dh}\) 구간을 \(3d_b\) 이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽이 정착되는 철근을 수직으로 둘러싼 경우: 0.8
- D35 이하 180°갈고리 철근에서 정착길이 \(l_{dh}\) 구간을 \(3d_b\) 이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽이 정착되는 철근을 수직으로 둘러싼 경우: 0.8
- 전체 \(f_y\)를 발휘하도록 정착을 특별히 요구하지 않는 단면에서 휨철근이 소요철근량 이상 배치된 경우: \(\frac{\text{소요} A_s}{\text{배근} A_s}\)
9.1.1 정착길이 개념
철근콘크리트 구조에서는 슬래브와 보, 보와 기둥 등 부재 접합부에서 휨응력이 인접 부재로 전달되므로, 이를 위해 철근이 충분히 정착되어야 한다. 정착이란 철근이 콘크리트에 충분히 묻혀 부착력을 확보하여 응력을 전달할 수 있는 상태를 의미한다.
Figure 9.1.1a 보-기둥 접합부(joint)에서의 정착길이(development length, \(l_d\))
출처: https://civilengineerfriend.blogspot.com
\[ A_s f_y \leq u_a \cdot l_d \cdot \pi d_b \Rightarrow l_d \geq \frac{d_b f_y}{4u_a} \]
여기서,
\( A_s \): 철근 단면적
\( f_y \): 철근의 항복강도
\( d_b \): 철근의 공칭지름
\( u_a \): 극한 부착응력
\( l_d \): 정착길이 (development length)
극한 부착응력(\( u_a \))은 쪼갬인장강도와 관련을 가지며 \(\sqrt{f_{ck}}\)에 비례하므로, 정착길이는 다음과 같이 산정된다.
(1) 부착파괴의 형태
(출처: 모르타르 충전식 철근이음장치, KR1020040091541A)
(2) 기본정착길이와 정착길이
기본정착길이는 철근의 크기(\(d_b\))와 강도(\(f_y\)), 콘크리트의 압축강도(\(f_{ck}\)) 등 모든 철근콘크리트 부재가 공통으로 가지고 있는 요소들에 의하여 결정되는 정착길이이다.
표준갈고리를 갖지 않는 인장철근의 최소 정착길이(\(l_d\))는 기본정착길이(\(l_{db}\))에 보정계수를 곱하여 구한다.
9.1.2 인장 이형철근의 정착(직선)
4.1.2 인장 이형철근 및 이형철선의 정착
인장 이형철근의 정착길이(\(l_d\))는 다음과 같이 기본정착길이에 보정계수를 고려하여 산정한다. 다만, 이렇게 구한 정착길이 \(l_d\)는 항상 300mm 이상이어야 한다.
정착길이(\(l_d\)) = 기본정착길이(\(l_{db}\)) × 보정계수
기본정착길이(약산식):
\[ l_{db} = \frac{0.6 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} \geq 300\text{mm} \]
정착길이 계산식(상세식):
\[ l_d = \frac{0.90 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} \frac{\alpha \beta \gamma}{\left(\frac{c+K_{tr}}{d_b}\right)} \geq 300\text{mm} \]
(1) 보정계수
| 조건 | D19 이하의 철근 | D22 이상의 철근 |
|---|---|---|
정착되거나 이어지는 철근의 순간격이 \(d_b\) 이상이고, 피복두께도 \(d_b\) 이상이면서 \(l_d\) 전 구간에 최소 철근량 이상의 스터럽 또는 띠철근을 배치한 경우,
또는 정착되거나 이어지는 철근의 순간격이 \(2d_b\) 이상이고, 피복두께가 \(d_b\) 이상인 경우 
|
\(0.8 \alpha \beta\) | \(\alpha \beta\) |
| 기타 | \(1.2 \alpha \beta\) | \(1.5 \alpha \beta\) |
블리딩(bleeding) 현상: 콘크리트 타설 후, 콘크리트 속에 있던 물과 이물질(레이턴스)이 표면으로 떠올라 고이는 현상. 철근이 놓이는 위치가 높으면 블리딩 현상으로 인해 정착길이를 1.3배 늘려야 한다.
9.1.3 압축 이형철근의 정착
4.1.3 압축 이형철근의 정착
압축 이형철근의 정착길이 \(l_d\)는 기본정착길이 \(l_{db}\)에 적용 가능한 모든 보정계수를 곱하여 구한다. 다만, 이때 구한 \(l_d\)는 항상 200mm 이상이어야 한다.
\[ l_{db} = \frac{0.25 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} \geq 0.043 d_b f_y \]
\[ l_d \geq 200\text{mm} \]
인장 이형철근의 기본정착길이에 비해 계수값이 0.6에서 0.25로 정착길이가 절반 이상 줄어든다.
압축철근 보정계수
9.1.4 다발철근의 정착
4.1.4 다발철근의 정착
다발철근(bundled bars)이란 2개 이상의 철근을 묶어서 사용하는 철근을 말한다.
출처: 철근시공 블로그
9.1.5 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 정착
'인장철근의 정착길이(직선)'를 이용하여 철근의 정착을 할 경우, 보 주근처럼 굵은 철근은 보통 1m가 넘는다. 이렇게 정착하면 철근량이 많아지므로, '표준갈고리'를 만들어 정착하면 더 짧은 길이로 정착효과를 높일 수 있다. 따라서 현장에서는 대부분 '표준갈고리가 있는 인장철근의 정착길이'를 사용한다.
(1) 표준갈고리의 종류
4.1.1 표준갈고리
주철근의 표준갈고리:
스터럽과 띠철근의 표준갈고리:
(2) 구부림의 최소 내면 반지름
| 철근 크기 | 최소 내면 반지름 |
|---|---|
| D10~D25 | \(3d_b\) |
| D29~D35 | \(4d_b\) |
| D38 이상 | \(5d_b\) |
(3) 표준갈고리 정착길이
4.1.5 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 정착
단부에 표준갈고리가 있는 인장 이형철근의 정착길이 \(l_{dh}\)는 기본정착길이 \(l_{hb}\)에 적용 가능한 모든 보정계수를 곱하여 구한다. 다만, 이렇게 구한 정착길이 \(l_{dh}\)는 항상 \(8d_b\) 이상, 또한 150mm 이상이어야 한다.
\[ l_{hb} = \frac{0.24 \beta d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} \]
\[ l_{dh} \geq \max[8d_b, 150\text{mm}] \]
표준갈고리 보정계수
중요: 갈고리는 압축을 받는 경우 철근정착에 유효하지 않은 것으로 본다.
출처: 신현묵 등, 2018
[예제] 9.1
[예제] 인장철근 정착(2022년 건축기사)
인장을 받는 이형철근의 정착길이(\(l_d\))는 기본정착길이(\(l_{db}\))에 보정계수를 곱하여 산정한다. 다음 중 이러한 보정계수에 영향을 미치는 사항이 아닌 것은?
(1) 하중계수
(2) 경량콘크리트 계수(\(\lambda\))
(3) 에폭시 도막계수(\(\beta\))
(4) 철근배치 위치계수(\(\alpha\))
[풀이]
\[ l_d = \frac{0.6 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} \alpha \beta \gamma \]
[답] 1
[예제] 압축 이형철근 정착(2022년 토목기사)
보통중량 콘크리트에서 압축을 받는 이형철근 D29(공칭지름 28.6mm)를 정착시키기 위해 소요되는 기본정착길이(\(l_{db}\), mm)는?
(단, \(f_{ck}\) = 35 MPa, \(f_y\) = 400 MPa)
(1) 491.92
(2) 483.43
(3) 464.09
(4) 450.38
[풀이]
\[ l_{db} = \frac{0.25 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} = \frac{0.25 \times 28.6 \times 400}{1 \times \sqrt{35}} = 483.43 \]
\[ 0.043 d_b f_y = 0.043 \times 28.6 \times 400 = 491.92 \]
따라서 491.92mm 이상이어야 한다.
[답] 1
[예제] 표준갈고리 인장 이형(2022년 건축기사)
표준갈고리를 갖는 인장 이형철근(D13)의 기본정착길이[mm]는?
(단, D13의 공칭지름: 12.7mm, \(f_{ck}\) = 27 MPa, \(f_y\) = 400 MPa, \(\beta\) = 1.0, \(m_c\) = 2,300 kg/m³)
(1) 190
(2) 205
(3) 220
(4) 235
[풀이]
\[ l_{hb} = \frac{0.24 \beta d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} = \frac{0.24 \times 1 \times 12.7 \times 400}{1 \times \sqrt{27}} = 235 \]
[답] 4
[예제] 표준갈고리 인장 이형(2021년 건축기사)
그림과 같이 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근 D16의 정착길이를 검토하라.
[풀이] 계산 단위: mm
조건: 도막계수 \(\beta = 1\), 경량콘크리트계수 \(\lambda = 1\), D16의 공칭지름 \(d_b = 15.9\), \(f_{ck} = 21\) MPa, \(f_y = 400\) MPa
표준갈고리 기본정착길이:
\[
l_{hb} = \frac{0.24\beta d_b f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}
= \frac{0.24 \times 1 \times 15.9 \times 400}{1 \times \sqrt{21}}
= 333 \text{ mm}
\]
D35 이하 철근이고 측면 피복두께가 70 mm 이상인 90° 표준갈고리 조건을 만족하므로 보정계수 0.7 적용:
\[
l_{dh} = 0.7l_{hb} = 0.7 \times 333 = 233 \text{ mm}
\]
최소값 검토: \(8d_b = 8 \times 15.9 = 127.2\) mm, 150 mm 이상이므로 \(l_{dh} = 233\) mm 적용
그림의 확보 정착길이 \(410\) mm \(> 233\) mm 이므로 정착길이를 만족한다.
[답] 만족
[예제] 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 기본정착길이 (2025년 국가직 9급 토목설계)
콘크리트구조 정착 및 이음 설계기준에서 제시하는 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 기본정착길이 \(l_{hb}\)[mm]는?
(단, \(f_{ck}=36\text{ MPa}\), \(f_y=300\text{ MPa}\), \(d_b=25\text{ mm}\), 아연도금 또는 도막되지 않은 철근이며 보통중량콘크리트이다.)
(1) 275 (2) 300 (3) 325 (4) 350
[풀이]
\[ l_{hb}=\frac{0.24\beta d_bf_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}} =\frac{0.24\times1.0\times25\times300}{1.0\times\sqrt{36}} =300\text{ mm} \]최소값 \(\max(8d_b,150)=\max(200,150)=200\text{ mm}\)보다 크므로 \(l_{hb}=300\text{ mm}\)를 적용한다.
[답] 2
9.2 철근의 이음
- 철근은 설계도 또는 시방서에서 요구하거나 허용한 경우 또는 책임구조기술자가 승인하는 경우에만 이음을 할 수 있으며, 이음은 가능한 최대 인장응력점부터 떨어진 곳에 두어야 한다.
- 겹침이음은 다음 규정에 따라야 한다:
- D35를 초과하는 철근은 겹침이음을 할 수 없다.
- 다발철근의 겹침이음은 다발 내의 개개 철근에 대한 겹침이음길이를 기본으로 하여 결정하며, 각 철근은 겹침이음길이를 증가시켜야 한다. 그러나 한 다발 내에서 각 철근의 이음은 한 군데에서 중복하지 않아야 한다. 또한 두 다발철근을 개개 철근처럼 겹침이음을 할 수 없다.
- 휨부재에서 서로 직접 접촉되지 않게 겹침이음된 철근은 횡방향으로 소요 겹침이음길이의 1/5 또는 150mm 중 작은 값 이상 떨어지지 않아야 한다.
- 용접이음과 기계적이음은 다음 강도 규정에 따라야 한다:
- 용접이음은 용접용 철근을 사용해야 하며, 철근의 설계기준항복강도 \(f_y\)의 125% 이상을 발휘할 수 있는 용접이어야 한다.
- 기계적이음은 철근의 설계기준항복강도 \(f_y\)의 125% 이상을 발휘할 수 있는 기계적이음이어야 한다.
- A급 이음: \(1.0l_d\)
- B급 이음: \(1.3l_d\)
- A급 이음: 배치된 철근량이 이음부 전체 구간에서 해석 결과 요구되는 소요철근량의 2배 이상이고 소요겹침이음길이 내 겹침이음된 철근량이 전체 철근량의 1/2 이하인 경우
- B급 이음: A급 이음에 해당되지 않는 경우
- 해석 결과 요구되는 철근량을 초과하여 배치한 경우: \(\frac{\text{소요} A_s}{\text{배근} A_s}\)
- 띠철근 압축부재의 경우 겹침이음길이 전체에 걸쳐서 띠철근의 유효단면적이 각 방향 모두 \(0.0015hs\) 이상이면 겹침이음길이에 계수 0.83을 곱할 수 있다.
- 나선철근 압축부재의 경우 나선철근으로 둘러싸인 축방향 철근의 겹침이음길이에 계수 0.75를 곱할 수 있다.
- 겹침이음, 맞댐용접이음, 기계적이음 또는 단부 지압이음은 규정의 제한조건에 따라 사용해야 한다. 이와 같은 철근의 이음은 기둥의 모든 하중 조합에 대한 요구 조건을 만족해야 한다.
- 계수하중에 의해 철근이 압축응력을 받는 경우 겹침이음은 4.5.3(1)과 (2)에 따르며, 해당되는 경우에는 다음에도 따라야 한다:
- 띠철근 압축부재의 경우 겹침이음길이 전체에 걸쳐서 띠철근의 유효단면적이 각 방향 모두 \(0.0015hs\) 이상이면 겹침이음길이에 계수 0.83을 곱할 수 있다. 그러나 겹침이음길이는 300mm 이상이어야 한다.
- 나선철근 압축부재의 경우 나선철근으로 둘러싸인 축방향 철근의 겹침이음길이에 계수 0.75를 곱할 수 있다. 그러나 겹침이음길이는 300mm 이상이어야 한다.
9.2.1 개요
(1) 이음길이
철근의 이음길이는 정착길이를 계산하는 원리에서 나온다. 철근은 보통 철선(예: 반생이)으로 묶는데 그렇다고 해서 철선이 두 철근을 이어주는 것으로 오해하면 안 된다. 철선은 콘크리트를 타설하는 동안 철근이 이동하지 않도록 고정하는 역할만 한다. 두 철근을 묶어주는 데는 철근을 감싸고 있는 콘크리트가 중요한 역할을 한다. 즉, 콘크리트가 두 철근을 꽉 붙잡고 있어야 한다. 따라서 각각의 철근 입장에서 보면 콘크리트에 묻혀서 뽑히지 않는 충분한 길이만큼만 겹치면 된다.
(2) 겹침이음(lap splice)
철근의 겹침이음은 마치 '레고(lego)'의 돌기처럼 층간 연결을 위한 필수 요소다. 벽체 철근의 경우, 바닥면에서 돌출된 철근이 상부층 벽체 철근과 겹침이음되어 층간 분리를 방지한다.
9.2.2 이음 종류
제작과 운반의 제한으로 인해 철근은 한정된 길이(예: 보통 8m 길이)로 생산되므로 철근의 이음은 필요하며, 시공의 편의상 철근의 이음을 두는 경우도 있다. 이음의 종류에는 "겹침이음", "기계적 이음" 및 "용접이음"으로 1) 용접, 2) 커플러, 3) 쐐기형 슬리브 등이 사용된다.
(1) 기계식 이음
철근은 원칙적으로 이음을 하지 않고 사용하는 것이 가장 좋다. 그러나 국내·외 제강회사(철근)의 제조공정상 어려움과 필요 길이의 장대철근일 경우 물류이동의 현실적인 어려움으로 부득이 이음을 해야 한다. 이음의 개소가 많아지면 응력 문제뿐만 아니라 철근의 밀집으로 콘크리트 타설에 어려움이 수반되어 부실시공을 초래할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 것이 커플러(coupler)를 이용한 이음방법으로 D29 이상의 철근에서는 경제적이다. 시공이 용이한 반면, 피로하중에 취약하고 생산자와 시공자의 견해 차이로 인한 신뢰적인 문제가 발생하는 단점이 있다.
(2) 가스이음
가스압접이음은 시공이 용이하고, 경제성이 우수하다. 그러나 휨 및 횡력에 취약하고 이음부가 상대적으로 약하여 전단파괴가 우려된다.
(3) 용접이음
용접이음은 내진성능이 우수하여 선진국에서는 널리 사용되고 있으나 우리나라에서는 아직까지는 사용이 미미하다. 철근과 구조용 강재 등에 직접 적용이 가능하다.
9.2.3 이음 일반
4.5.1 이음 일반
9.2.4 인장 이형철근 및 이형철선의 이음
4.5.2 인장 이형철근 및 이형철선의 이음
인장력을 받는 이형철근 및 이형철선의 겹침이음길이는 A급과 B급으로 분류하며 다음 값 이상 또한 300mm 이상이어야 한다.
여기서, 인장 이형철근의 정착길이 \(l_d\)는 4.1.2에 따라 계산하며, 이때 4.1.2(1)에서 규정한 300mm 최솟값은 적용하지 않으며, 또한 4.1.2(4)의 보정계수도 적용하지 않는다.
A급 이음과 B급 이음의 분류
참고: 대부분 A급 이음과 같은 양호한 조건을 만족할 수 없기 때문에 B급 이음으로 해서 정착길이에 1.3배 더 길게 이음길이를 산정한다.
출처: 박정현 등, 2019
9.2.5 압축 이형철근의 이음
4.5.3 압축 이형철근의 이음
압축철근의 겹침이음길이는 다음과 같이 구할 수 있다.
\[ l_s = \left(\frac{1.4f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}} - 52\right) d_b \]
다만, 이 값이 다음 식보다 긴 경우 압축철근의 겹침이음길이는 다음 식으로 구할 수 있다.
\[ l_s = 0.072f_y d_b \quad (f_y \leq 400\text{MPa}) \] \[ l_s = (0.13f_y - 24)d_b \quad (f_y > 400\text{MPa}) \]
이때 겹침이음길이는 300mm 이상이어야 하며, 콘크리트의 설계기준압축강도가 21MPa 미만인 경우는 겹침이음길이를 1/3 증가시켜야 한다.
압축철근의 겹침이음길이는 인장철근의 겹침이음길이보다 길 필요는 없다.
압축철근 이음 보정계수
9.2.6 용접철망의 이음
9.2.7 기둥 철근이음에 관한 특별 규정
4.7 기둥 철근이음에 관한 특별 규정
참고: 띠철근이나 나선철근으로 보강된 경우 횡방향 보강철근을 사용하는 경우 콘크리트의 단부 지압응력이 증가하므로, 띠철근이나 나선철근으로 보강된 압축부재에서는 철근의 겹침길이를 줄일 수 있다.
출처: 철근 지식 저장소, https://next-rebar.tistory.com
[예제] 9.2
[예제] 이음 일반(2021년 토목기사)
철근의 이음방법에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, \(l_d\)는 정착길이)
(1) 인장을 받는 이형철근의 겹침이음길이는 A급 이음과 B급 이음으로 분류하며, A급 이음은 \(1.0l_d\) 이상, B급 이음은 \(1.3l_d\) 이상이며, 두 가지 경우 모두 300mm 이상이어야 한다.
(2) 인장 이형철근의 겹침이음에서 A급 이음은 배치된 철근량이 이음부 전체 구간에서 해석결과 요구되는 소요 철근량의 2배 이상이고, 소요 겹침이음길이 내 겹침이음된 철근량이 전체 철근량의 1/2 이하인 경우이다.
(3) 서로 다른 크기의 철근을 압축부에서 겹침이음하는 경우, D41과 D51 철근은 D35 이하 철근과의 겹침이음은 허용할 수 있다.
(4) 휨부재에서 서로 직접 접촉되지 않게 겹침이음된 철근은 횡방향으로 소요 겹침이음길이의 1/5 또는 150mm 중 작은 값 이상 떨어지지 않아야 한다.
[답] 4 (문항이 모두 옳음)
[예제] 압축 이형철근 이음(2021년 토목기사)
압축 이형철근의 겹침이음길이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, \(d_b\)는 철근의 공칭직경)
(1) 어느 경우에나 압축 이형철근의 겹침이음길이는 200mm 이상이어야 한다.
(2) 콘크리트 설계기준압축강도가 28MPa 미만인 경우는 규정된 겹침이음길이를 1/5 증가시켜야 한다.
(3) \(f_y\)가 500MPa 이하인 경우는 \(0.72f_y d_b\) 이상, \(f_y\)가 500MPa을 초과할 경우는 \((1.3f_y - 24)d_b\) 이상이어야 한다.
(4) 서로 다른 크기의 철근을 압축부에서 겹침이음하는 경우, 이음길이는 크기가 큰 철근의 정착길이와 크기가 작은 철근의 겹침이음길이 중 큰 값 이상이어야 한다.
[풀이]
(1) 어느 경우에나 압축 이형철근의 겹침이음길이는 300mm 이상이어야 한다.
(2) 콘크리트 설계기준압축강도가 21MPa 미만인 경우는 규정된 겹침이음길이를 1/3 증가시켜야 한다.
(3) \(f_y\)가 400MPa 이하인 경우는 \(0.072f_y d_b\) 이상, \(f_y\)가 400MPa을 초과할 경우는 \((0.13f_y - 24)d_b\) 이상이어야 한다.
[답] 4
9.3 정착철근 상세
- 철근 간격이 너무 좁으면: 철근 사이에 골재가 끼거나 걸려서 콘크리트가 채워지지 못하고 공극이 생길 우려가 있다.
- 또 철근이 너무 가까이 있으면: 철근 사이에 있는 콘크리트 층이 너무 얇아 쉽게 파괴되고 철근이 떨어져 나갈 수 있다.
- 25 mm
- 철근(주근)의 지름
- 굵은 골재 최대 치수의 4/3
- 40mm
- 철근 지름의 1.5배
- 굵은 골재 최대 치수의 4/3
- 벽체 또는 슬래브에서 휨 주철근의 간격은 벽체나 슬래브 두께의 3배 이하로 하여야 하고, 또한 450mm 이하로 하여야 한다.
- 다발철근은 다음의 규정에 따라야 한다:
- 2개 이상의 철근을 묶어서 사용하는 다발철근은 이형철근으로, 그 개수는 4개 이하이어야 하며, 이들은 스터럽이나 띠철근으로 둘러싸여야 한다.
- 휨부재의 경간 내에서 끝나는 한 다발철근 내의 개개 철근은 \(40d_b\) 이상 서로 엇갈리게 끝나야 한다.
- 보에서 D35를 초과하는 철근은 다발로 사용할 수 없다.
9.3.1 철근간격제한(순간격)
콘크리트 속에 묻혀 있는 철근이 힘을 발휘하려면 배치 기준을 잘 지켜야 한다. 즉, 콘크리트와 일체로 거동할 수 있도록 간격을 충분히 확보해야 한다.
(1) 철근의 최소 순간격을 두는 이유
콘크리트는 굵은 골재, 즉 자갈이 있기 때문에 철근 간격을 적절히 유지해야 한다.
따라서 철근을 감싸고 있는 콘크리트 두께가 어느 정도 확보되어야 구조적인 성능을 발휘할 수 있다. 타설할 때 콘크리트가 잘 충전되고 철근과 콘크리트의 부착력이 확보될 수 있도록 최소한의 배치 간격을 지켜야 한다.
(2) 최소 순간격 기준
4.2.2 간격 제한
1) 보
보의 주근처럼 지면과 평행하게 배열되는 철근은 다음 세 가지 조건 중에서 가장 큰 값을 적용해야 한다.
또 보 주근을 상하 2단으로 배치한다면 25mm 이상 떨어뜨리도록 규정하고 있다.
2) 기둥
지면에 수직인 기둥 주근을 배치할 때는 다음 값 중에서 큰 값을 적용해야 한다.
기타 규정
9.3.2 구조부재별 철근 최대간격
| 부재 | 구분 | 최대/최소 간격 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 1방향 슬래브 | 주근 (단부 상단근) | \(s < 2t\), 300mm | 1방향 슬래브: 장변/단변 ≥ 2 |
| 주근 (기타 단면) | \(s < 3t\), 400mm | 최대휨모멘트 단면 이외 | |
| 부근 | \(s < 5t\), 400mm | 최소철근비 적용 | |
| 2방향 슬래브 | 위험단면 | \(s < 2t\), 300mm | |
| 기타 단면 | \(s < 3t\), 400mm | ||
| 보 | 주근 | \(s > d_b\), 25mm, \(\frac{4}{3}D_a\) | \(d_b\): 철근 공칭직경, \(D_a\): 굵은골재 직경 |
| 기둥 | 주근 | \(s > d_b\), 40mm, \(\frac{4}{3}D_a\) | 철근비 최소: 0.01, 최대: 0.08 |
[예제] 9.3
[예제] 철근 간격 제한(2021년 토목기사)
철근콘크리트 구조물 설계 시 철근 간격에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 굵은 골재의 최대 치수에 관련된 규정은 만족하는 것으로 가정)
(1) 동일 평면에서 평행한 철근 사이의 수평 순간격은 25mm 이상, 또한 철근의 공칭지름 이상으로 하여야 한다.
(2) 벽체 또는 슬래브에서 휨 주철근의 간격은 벽체나 슬래브 두께의 3배 이하로 하여야 하고, 또한 450mm 이하로 하여야 한다.
(3) 나선철근 또는 띠철근이 배근된 압축부재에서 축방향 철근의 순간격은 40mm 이상, 또한 철근 공칭 지름의 1.5배 이상으로 하여야 한다.
(4) 상단과 하단에 2단 이상으로 배치된 경우 상하 철근은 동일 연직면 내에 배치되어야 하고, 이때 상하 철근의 순간격은 40mm 이상으로 하여야 한다.
[풀이]
(4) 상단과 하단에 2단 이상으로 배치된 경우 상하 철근은 동일 연직면 내에 배치되어야 하고, 이때 상하 철근의 순간격은 25mm 이상으로 하여야 한다.
[답] 4