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보의 종방향 표피철근 간격산정에 대하여

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  • 하이구조
  • 18-01-26 15:00
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Question :
 
안녕하세요.
항상 많은 도움 받고 있습니다.
 
900을 초과하는 보의 경우 웨브 측면에 균열방지철근을 설치하게 되어있는데 이때 인장철근간격식을 적용하게 되어있습니다.
 
Cc에 대한 부분은 명확하게 측면 철근의 피복을 적용하라고 되어있는 반면 철근항복강도에 대한 부분은 해당 기준에 별도 명기가 없습니다. 주근의 항복강도와 동일하게 적용하라는 의미일까요?
 
잘 이해가 되지않는 부분입니다. 균열은 휨에 의한 인장력이 작용하는 해당 부분의 콘크리트 단면적과 철근의 간격에 따라 변수로 작용하는 것으로 이해했고, 이때 900을 초과할 경우에는 이 수직인장력이 측면부분의 균열을 유발할 수 있으므로 이를 제어하기 위해 표피철근을 설치하는 것으로 알고 있습니다.
 
그렇다면 표피철근 역시 인장철근의 역할을 해야하므로 인장철근간격제한식을 적용하는 것은 타당하다고 생각하지만, 해당 철근의 피복두께와 해당 철근의 강도를 적용해서 간격을 결정하면 되는 것이 아닌가요? 꼭 주근의 강도를 적용해야 하는 것인지 의문이 듭니다.
 
의견 부탁드립니다.
 
감사합니다~
 
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Answer :
 
건축구조기준(KBC2016), 0506.3.3 (6)에 의하면 다음과 같습니다.
 
“보나 장선의 깊이 h가 900mm를 초과하면 종방향 표피철근을 인장연단으로부터 h/2 지점까지 부재 양쪽 측면을 따라 균일하게 배치하여야 한다. 이때 표피철근의 간격 s는 0506.3.3(4)에 따라 결정하며, 여기서, Cc는 표피철근의 표면에서 부재 측면까지의 최단거리이다. 개개의 철근이나 철망의 응력을 결정하기 위하여 변형률 적합조건에 따라 해석을 하는 경우 이러한 철근은 강도계산에 포함될 수 있다.”
 
그리고 0506.3.3(4)에서는 “콘크리트 인장연단에 가장 가까이에 배치되는 철근의 중심간격 s는 식(0506.3.3)과 식(0506.3.4)에 의해 계산된 값 중에서 작은 값 이하로 하여야 한다. 콘크리트구조기준 부록 Ⅲ에 따라 균열을 검증하는 경우에는 이 규정을 따르지 않을 수 있다.”라고 기술하고 있습니다.
 
또한 식(0506.3.3)과 식(0506.3.4)의 변수 fs는 사용하중 상태에서 인장연단에서 가장 가까이에 위치한 철근의 응력입니다. 다만 간단한 방법으로 균열을 검증하고자 할 때는 fs는 fy의 2/3를 근사적으로 사용할 수 있습니다.
 
먼저, 보의 종방향 표피철근(일명 Side Bar)의 주 역할은 인장균열방지를 위함입니다.
보의 깊이가 깊은 경우에는 단면의 인장 외단으로부터 멀리 떨어진 보 중심부 웨브의 휨균열폭이 인장 외단의 휨균열폭보다 매우 클 수 있으며, 이는 전단강도 및 사용성에 큰 문제를 야기할 수 있습니다.
 
종방향 표피철근이 없는 깊은 보의 경우, 실험결과 뿐만 아니라 현장에서도 깊은 보의 중간높이에서의 최대균열폭이 균열이 시작되는 인장연단의 균열폭의 2~3배까지 이르는 것으로 관측되고 있습니다. 이런 균열은 보의 측면에서 보일 뿐만 아니라 보의 내부를 부식시킬 수 있습니다.
 
한편, 종방향 표피철근의 주된 역할이 균열폭을 제한하고자 하는 것이지만, 이 밖에도 휨강도에 기여하며, 철근위치고정을 위한 보조근으로서의 역할도 담당합니다.
 
 
질문에 대한 답변으로
 
종방향 표피철근의 기준은 최근 연구결과에 따라 종전 기준에서 점차 수정되어오고 있는데,
종방향 표피철근은 주 목적이 인장균열방지를 위한 사용성 향상을 위한 것으로,
현재는 설계편의상 “사용하중 상태에서 인장연단에서 가장 가까이에 위치한 철근의 응력 fs”를 기준으로 철근간격을 규정하고 있습니다.
 
 
좋은 주말 보내세요. ^^
 

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