 토목엔지니어 돌종
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구조설계게시판
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Re: 이번에는 전단철근?!?!?!
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무명인
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2000-06-19 16:47:40, 조회 : 3,475, 추천 : 623 |
유옥연 wrote:
> 노동오 님께서 말씀해 주신 전단철근에 관한 개념, 운외창천에 가서 잘 보았습니다. 다 읽고 나니 저 또한 노동오 님과 같은 의문을 가지고 있었기에 여기 계시는 많은 선배님들께 어려운 답을 부탁드립니다.
> 다 아시는 것이겠지만 전단철근의 규정에는 그 간격이 0.5d이하, 60cm간격 이하라는 말이 있지요? 거기서 의문사항이 생겼습니다. 일반적으로 단면의 높이가 작은 부재(예를 들어 30~50cm의 슬래브)들은 구조계산을 할때 전단철근이 필요한 경우가 거의 없지만 재수가 없다보면 전단철근이 필요로 될때가 있습니다. 참 재수가 없지요. 근데 그런상황에서 시방규정을 만족하려다 보면, 최대 15~25cm의 간격으로 배근을 해야 하는데......
> 이럴때가 가장 난감한것 같습니다. 시공하시는 분들이 우리 설계하는 사람들에게 가지고 계시는 가장 큰 불만이 현장의 돌아가는 상황을 너무나도 모른다는 것이지요. 하기야 저희들은 캐드에서 1mm의 오차만 있어도 뭔가가 찜찜해서 다시검토하고 그러는데 현장에서는 저희가 그러고 있다면 정말로 웃긴다고 하시는 거지요. 어찌하면 가장 좋을 까요? 현장의 시공여건들을 감안해서 시방의 규정이 어긋난다 해도 약 30cm 정도의 간격으로 전단철근을 배근해야 할까요, 아니면 시공여건도 중요하지만 시방규정은 즉 저희 토목의 법이니 그 규정을 지켜서 재수없다 보면 약 10~15cm의 촘촘한 간격으로라도 배근을 해야 할까요???
> 많은 선배님들의 귀중한 견해를 듣고 싶습니다.!!
> 건강하십시요!!
안녕하세요.
노동오님의 전단철근에 대한 내용을 잘 읽었습니다.
전단철근의 간격에 대해 저의 생각을 간단하게 언급하겠습니다.
토목설계에서는 전단철근으로 경사스터럽은 잘 사용하지 않고 주로 수직스트럽을 사용하는데, 앞의 질문에서와 같이 깊이가 얕은 보에서는 철근 간격이 문제가 될 수도 있습니다.
결론부터 말씀드리면, 시방서상의 최소간격규정은 준수하여야 합니다.
수직 스터럽은 인장철근의 도심에서 d/2까지 최소한 1본 이상의 철근이 교차해야한다는 전제가 포함되어 있습니다.
즉, 부재단면에서 보면, 인장부와 압축부가 존재하게 되는데, 사인장균열은 인장측에서 중립축으로 발달하게 되며, 이때 인장측 주철근에서 단면도심까지를 균열발생영역으로 생각한다면, 그 사이에 수직스터럽 1본이 교차하기 위해서는 최소간격이 d/2 이하가 되어야겠죠.
그리고, P.C 구조에서 최소간격이 R.C 구조보다 넓은 것은, PS에 의한 축력의 영향때문입니다. 즉 Mohr's Circle에서 주응력의 경사가 축력의 영향으로 R.C (45 deg)보다 더 경사지게 발생하게 됩니다. 따라서 전단철근의 간격도 더 넓어지겠죠.
최소전단철근규정(Su가 1/2 φSc 보다 클 때)에 대해서 살펴보면, 슬래브, 확대기초 등은 예외라고 되어 있습니다.
이 부분에 대해서 많은 사람들이 헷갈리고 있습니다.
이 규정은 단순한 기하형상에 따른 정의가 아니고, 구조적 거동에 기초한 규졍입니다.
즉, Weak Area 와 Strong Area가 존재하여, Weak Area에 전단균열 발생시, Weak Area와 Strong Area의 Load Sharing이 발생하는 구조를 말하며, 그 예가 확대기초 및 슬래브가 되는 것 같습니다.
이러한 기초에서의 콘크리트 전단응력은 크게 두가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
첫째, 기초부재의 길이가 폭에 비해 상대적으로 긴 경우 및 교각기둥(Pedestal)크기가 기초크기의 상당한 부분(1/3 이상)을 차지하는 경우를 폭이 넓은 보의 전단 또는 보의 전단이라고 합니다. 이 경우 대부분의 기술자들은 ACI 318의 기준(국내 콘.시 및 도.시 규정)을 수정없이 사용하지만, Ferguson과 Rajagopalan은 "보의 극한 전단응력에 대한 규정을 최소철근을 사용한 기초에 대해 전단능력의 50%를 감소시켜 적용하여도 저철근비에서는 그렇게 보수적이지 않다"고 지적하고 있습니다.
즉, 저자들은 인장철근비가 0.012 이하인 휨부재에 대한 보의 전단저항을 감소시킬것을 추천하고 있습니다. 우리가 일반적으로 사용하는 기초의 철근량은 대부분 최소철근비에 지배되며, 1.0%를 넘지 않는다고 합니다.
따라서 이 경우(Wall Footing 등)에는 1/2φSc 규정의 적용을 저자들은 권하고 있습니다. 미국에서도 대부분의 기술자들이 이규정을 적용하지 않으며, 일부 기술자들만 이규정을 적용하고 있다고 합니다.
둘째는 Punching Shear 입니다.
즉 전단설계시 Wall Footing에서는 보전단만 검토하고, Spread Footing에서는 보전단 및 Punching Shear를 검토하게 됩니다.
그려면, 여기서 말하는 확대기초의 범위는 무었일까?
시방서 상의 확대기초는 ACI에서 Footing이라고 되어 있습니다.
이러한 Footing에는 T형 교각기초와 같은 Spread Footing, 교대기초와 같은 Wall Footing 등이 있으며, 일반적으로 Wall Footing은 일방향구조물이며, 검토단면 길이 방향으로 전단면이 균등한 전단력을 받고 있습니다. 즉 Weak Area, Strong Area라는 개념이 존재하지 않습니다. 그러나 Spread Footing(독립확대기초) 또는 2방향 슬래브는 임의의 방향으로 하중작용시 분명히 Weak Area가 존재하게 됩니다. 따라서 다같은 확대기초라도 Wall Footing과 Spread Footing은 구분이 되어야 하지 않을 까요?
그러나 이부분에 대해서 확실하게 선을 그어주는 사람(기관)이 없어, 설계심의때마다, 심의위원에 따라 기준이 달라지기도 하는 것이 국내의 현실입니다. 뭐 미국도 마찬가지인것 같지만......
이상은 일부 문헌을 참고한 내용에 저의 생각을 정리한 것입니다. 절대 무조건 옳은 것은 아닙니다.
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구조설계의 미래를 준비하는 모임 [구조설계미래포럼]
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