3.극한강도설계법의 철근정착
1) 인장철근 정착
인장은 40d,압축은 25d 가 기본이 되는 허용응력설계법에서의 이음과 정착길이를 극한강도 설계법 에서도 이정도의 값을 기준으로 누군가가 연구를 해서 보정해야 할 몇가지 를 첨가한 것으로 바뀌 었다고 보면 극한강도 설계법의 정착과 이음을 쉽게 접근할수 있을것입니다.
이음은 정착과 같은 논리이기때문에 거의 같은식이 적용되므로 우선 인장철근의 정착부터 말하겠습니다.
인장철근의 기본정착길이 (basic developementlength)
Ldb = 0.152 db*fy /√fck
db: 철근의 공칭지름(bar diameter)
fy: 철근의 인장강도
fck: 콘크리트의 압축강도
위의 기본정착길이에 보정해주어야 하는것이 네가지가 있다
인장철근의 정착길이--1(보,기둥,슬라브)
Ld = 0.152 db *fy / √fck *α*β*r*λ
첫번째 보정계수 α는 상부철근에 대한 보정계수이다.
30cm 이상의 위체에 있는 상단철근은 그하부에 빈공간이 발생할수 있어철근을 잡아주는 부착력을 확보하려면 콘크리트의 두께를 보정하기 위해 정착길이를 더길게 해주어야 한다는 개념이다.
30cm이상의 콘크리트위에 위치한철근 즉,보의 상부철근,30cm 이상되는 슬래브의 상부철근 은 1.3배 더 길게 정착하도록 보정하면된다.
두번째 보정계수 β는 철근의 규격에 대한 보정이다.
즉 D25 2개와 D13 8개는 철근의 단면적은 같으나 콘크리트 와 접하는 표면적은 다르다.
정착은 철근 표면적의 부착응력으로 저항하는것이므로 즉 부착력으로 결정되는 정착능력은 굵은 철근보다 가는 철근이훨씬 더 크다.
이것을 단순화하여 보정한것이며, 19mm 이하와 22mm 이상으로 구분하고 굵은 철근을 1.25 배 더길게 정착 하도록 보정한것이다.
셋째 r 은 에폭시 도막계수 이므로 건축공사에 서 많이
쓰이지 않으므로 고려하지 않아도 된다.
넷째 λ 은 경량콘크리트 계수이므로 또한 고려하지 않아도
된다.
그럼 첫째와둘째의 보정계수만 알면된다고 봅니다.
위의 기본정착길이에 두 가지의 보정계수를 보정하는 식은 보와 기둥 및 내력벽에 적용하면 되고, 슬래브의 겨우는 위의 식을 적용해도 되고 또다른식 적용할수 있도록 1999년 개정 콘크리트 구조 설계기준과 2000년 발행된 그예제집에서 정하고 있습니다.
슬래브의 경우는 철근간의 간겨과 피복의 크기를 변수로 하여 정착길이를 조정할 수 있도록 하였 습니다.
즉 보와 기둥보다 길이를 짧게 할수 있는 식이 제안되어있어 통상 슬래브는 이를 적용하여 얻은 정착길이를 사용하게 됩니다.
인장철근의 정착길이-- 2(슬라브)
0.285 db*fy α*β*r*λ
Ld = ----------- * ---------
√fck C+Ktr
------
db
이식은 복잡하게 되어 있지만 위식에서
철근의 위치계수 α, 철근의 굵기계수 β
는 앞에서 설명한 두가지 보정계수와 그맥락이 같으며
① α 는 상부철근 1.3
기타철근 1.0 을 적용하며,
② β 는 D19 이하의 철근으로 0.8을 적용한다.
③ 나머지는 에폭시 도막계수,경량콘크리트계수는 건축공
사에서 많이 쓰이지 않으므로 무시한다.
④ 또한 횡철근계수 Ktr=0 으로 놓으면
(tr=0으로 놓은 것은 콘크리트 구조설계기준에서도 단순
화하기 위해 가능하도록 제안하고 있다)
위 보정을 적용하면
0.228 db*fy db
Ld = ------------ * ----- 가된다.
√fck C
⑤ C 는 철근중심간의 거리 의 1/2 과 철근중심과 콘크리
트 최외부까지의 거리중 작은값을 취하도록 되어있다.
그럼 기둥,보의 정착길이 공시과 비교하면 슬래브 정착길이의 산정공식은 약 60%정도가 된다.
그이유는 슬래브의 경우는 보나 기둥의 철근처럼 조밀하게 배치되지 않기 때문에 기본정착길이를 적용하는 것보다 훨씬 짧아진 길이를 사용할수 있게된다.
그러나 어떤경우이든 인장철근의 정착 길이는 30cm 이상이어야 한다고 제한하고 있다.
슬래브 철근이라도 철근의 굵기가 D19 이상이면 정착길이가 슬래브식이 보 기둥식보다 더 길어지므로
그때는 보,기둥식을 선택할수 있다.(인장철근정착길이-1)
지금까지 보,기둥, 슬래브의 극한강도설계법의 철근정착길이에대한 내용을 이해하리라 생각됩니다.
또한가지 인장철근정착길이 산정에서 보는 대부분의 표준갈고리를 갖게 시공됩니다.
정착되는 기둥의 크기가 한계가 있으므로 보의 철근을 직선으로 정착할수 없기 때문이거든요
따라서, 지금 말하는 공식 즉 표준갈고리를 갖는 인장철근의 정착길이가 일반적으로 더많이 사용되고 있습니다.
표준갈고리의 인장철근 기본정착길이--3
Lhd = 0.076 db *fy /√fck
즉, 인장철근의 기본정착길이에 정확히 1/2 길이이다.
여기서는 보정계수를 한가지만 고려하며 된다.
표준갈고리의 인장철근 보정
콘크리트의 피복두께가 갈고리평면에 수직방향인 측명의 피복두께가 7cm 이상이며, 90도 갈고리에 대해서는 갈고리를 넘어선 부분의 피복두께가 5cm이상인 경우 0.7 을 곱하여 보정할수 있습니다.
(이부분은 그림으로 표현하면 이해가 잘되는데 한마디로 보의 절단면 을 봤을때 직사각형이잖아여 그부분의 측면 표준갈고리 피복두께가 7cm 의미이고, 보를 옆에서 봤을때 입면이라고 할수 있는 부분에서 표준갈고리의 피복두께가 5cm 입니다. 기둥외각과 표준갈고리 정착 표면과의 거리 라고도 말할수 있습니다.)
대부분 표준갈고리 정착길이의 보정계수를 적용하는 정착이 이루어집니다.
이부분에서 주의 하여야 할사항은 표준갈고리 정착길이(Ldh)는 곡률을 포함된길이이며,갈고리 길이는(12d또는 4d)철근의 곡률을 제외한 길이라는 것입니다.
따라서 갈고리의 실제길이는 곡률에 의해 계산된것을 포함해야 합니다.
그외의 보정규정으로 띠철근과 스트럽,소요대비 배근철근량, 경량콘크리트, 에폭시 등의 보정은 일반적인 사항이 아니므로고려 하지 않아도 될것입니다.
ex) 표준갈고리 인장철근정착길이 산정 (D25-표준갈고리
90도-12d)
Ldh:표준갈고리정착길이 =(Lhd:보정한정착길이)350mm
+ (갈고리 12d)300mm
+ (곡률에의한계산값) mm
2) 압축철근 정착
압축철근의 정착에대해 알아보면 압축철근의 정착은 특별한 보정없이 간단하게 사용할수 있다.
또한 표준갈고리도 유효하지 않다고 정하고 있다.
인장철근과 달리 압축철근의 정착은 철근 단부의 지압저항 부분이 큰 역할을 하기때문일것이다.
압축철근의 정착길이
Ldb = 0.08 db*fy /√fck
이것을 fy= 4,000kg/cm2 ,fck=240kg/cm2 을 적용하면 20.6d 가된다.
예전에 많이 사용하였던 25d 보다 20% 정도 줄어든 길이가 된다.
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