[토목구조] 철근의 정착과 이음

철근의 이음

(1) 철근은 설계도 또는 시방서에서 요구하거나 허용한 경우 또는 책임기술자의 승인하에서만 이음을 할 수 있다.

(2) 겹침이음을 다음 규정에 따라야 한다. 

① D35를 초과하는 철근은 겹침이음을 하지 않아야 한다. 다만 8.6.3(2)와 12.4.2(5)는 이 규정이 적용되지 않는다. 12.4.2(5) 기초에서 압축력만을 받는 D41과 D51인 주철근은 12.4.1에서 요구하는 힘전달근으로서 다우얼 철근과 겹침이음을 할 수 있다. 다우얼 철근은 D35이하이어야 하며, 지지되는 부재 속에 묻혀야 한다. 이때 묻힘길이는 D41 또는 D51의 정착길이나 또는 다우얼 철근의 겹침이음길이 중 큰 값보다 커야 하며, 기초판 속으로 묻힘길이는 다우얼 철근의 정착길이 이상으로 하여야 한다. 

② 다발철근의 겹침이음은 다발 내의 개개 철근에 대한 겹침이음길이를 기본으로 하여 결정되어야 하며, 각 철근은 8.2.4에 따라 겹침이음길이를 증가시켜야 한다. 그러나 한 다발 내에서 각 철근의 이음은 한 군데에서 중복하지 않아야 한다. 또한 두 다발철근을 개개 철근처럼 겹침이음하지 않아야 한다.

③ 휨부재에서 서로 직접 접촉되지 않게 겹침이음된 철근은 횡방향으로 소요 겹침이음길이의 1/5 또는 15cm 중 작은 값 이상 떨어지지 않아야 한다.

(3) 용접이음과 기계적 연결은 다음 규정에 따라야 한다.

① 용접이음은 철근의 설계기준항복강도 fy의 125% 이상을 발휘할 수 있는 완전용접이어야 한다.

② 기계적 연결은 철근의 설계기준항복강도 fy의 125% 이상을 발휘할 수 있는 완전 기계적 연결이어야 한다.

③ ① 또는 ②의 요구조건을 만족하지 않는 용접이음이나 기계적 연결은 8.6.2(4)를 만족하여야 하며, D16 이하의 철근에서만 허용된다. 

8.6.2 인장 이형철근 및 이형철근의 이음

(1) 인장을 받는 이형철근 및 이형철근의 겹침이음길이는 A급, B급으로 분류하며 다음 값 이상으로 하여야 한다. 그러나 30cm 이상이어야 한다.

① A급 이음 : 1.0 ld

② B급 이음 : 1.3 ld

여기서, ld는 8.2.2에 따라 계산된 인장 이형철근의 정착길이다. 이때 8.2.2(5)의 보정계수는 적용하지 않아야 한다.

(2) 겹침이음에서 A급 이음과 B급 이음은 다음과 같이 분류한다. 

① A급 이음 : 배근된 철근량이 이음부 전체구간에서 해석결과 요구되는 소요철근량의 2배 이상이고 소요 겹침이음길이 내 겹침이음된 철근량의 전체철근량의 1/2이하인 경우

② B급 이음 : ①에 해당되지 않는 경우

(3) 이음부에 배근된 철근량이 해석결과 요구되는 소요철근량의 2배 미만인 경우에 8.6.1(3) ① 또는 ②의 요구조건을 만족하여야 한다.

(4) 인장철근을 구부려서 복부를 지나 정착하거나 부재의 반대 측에 있는 철근 쪽으로 연속하여 정착한다.

(5) 철근응력이 직접적으로 모멘트에 비례하지 않는 휨부재의 인장철근은 적절한 정착이 마련되어야 한다. 이와 같은 부재는 경사형, 계단형, 또는 변단면 기초판, 브래킷, 깊은 휨부재 또는 인장철근이 압축면에 평행하지 않는 부재들이다. 깊은 휨부재에 대해서는 8.5.2(5)와 8.5.3(4)에 따라야 한다.

(6) 휨철근은 다음 조건 중 하나를 만족하지 않는 한 인장구역에서 절단할 수 없으며, 원칙적으로 전체 철근량의 50%를 초과하여 한 단면에서 절단하지 않아야 한다.

① 절단점의 전단력이 전단철근에 의해 보강된 전단강도를 포함한 전체 전단강도의 2/3를 초과하지 않는 경우

② 절단점에서 부재 유효깊이의 3/4 구간에 절단된 철근 또는 철선을 따라 전단과 비틀림에 대해 필요한 양을 초과하는 스터럽이 배근되어 있는 경우. 이때 초과되는 스터럽의 단면적 Av 는 4.2bos/fy 이상이어야 하고 간격 s는 d/(8βb) 이내이어야 한다. 여기서 βb는 그 단면에서 전체 인장철근량에 대한 절단철근량의 비이다.

③ D35 이하의 철근에서 연속철근이 절단점에서 휨에 필요한 철근량의 2배 이상 배근되어 있고 전단력이 전단강도의 3/4 이하인 경우

정철근의 정착

(1) 단순부재에서 정철근의 1/3 이상, 연속부재에서 정철근의 1/4 이상을 부재와 같은 면을 따라 받침부까지 연장하여야 한다. 보의 경우는 이러한 철근을 받침부 내로 15 ㎝ 이상 연장하여야 한다.

(2) 휨부재가 횡하중을 지지하는 주구조물의 일부일 때, 8.5.2(1)에 따라 받침부 내로 연장되어야 할 정철근은 받침부의 전면에서 설계기준항복강도 fy를 발휘할 수 있도록 정착되어야 한다.

(3) 단순받침부와 반곡점의 정철근은 8.2.2에 따라 fy 에 대하여 계산된 정착길이 ld 가 식 (8.5.1)을 만족하도록 철근지름을 제한하여야 한다.

※ la : 받침부에서 그 중심선을 지나 묻힘길이 또는 반곡점에서 부재의 유효깊이와 12db 중 큰 값, ㎝

여기서 Mn / Vu 의 값은 철근의 끝부분이 압축 반력으로 눌려서 구속을 받는 경우 30% 증가시킬 수 있다.

(4) 단순받침부의 중심선을 지나 절단되는 철근에서 표준갈고리 또는 적어도 표준갈고리에 등가되는 기계적 정착에 의해 정착되는 경우 식 (8.5.1)을 만족하지 않아도 된다.

(5) 깊은 휨부재의 단순받침부에서 정철근은 받침부 전면에서 fy 를 발휘할 수 있도록 정착되어야 한다. 또한 깊은 휨부재의 내부 받침부에서 정철근은 연속되거나 인접 경간의 정철근과 이어져야 한다.

부철근 정착

(1) 연속되거나 구속된 부재, 캔틸레버 부재 또는 강결된 골조의 어느 부재에서나 부철근은 묻힘길이, 갈고리 또는 기계적 정착에 의하여 받침부 내에 정착되거나 받침부를 지나서 정착되어야 한다.

(2) 부철근은 8.2.1과 8.5.1(2)에 의한 소요 묻힘길이가 경간 내에 확보되어야 한다.

(3) 받침부에서 부모멘트에 대해 배근된 전체 인장철근량의 1/3 이상은 반곡점을 지나 부재의 유효깊이, 12db, 또는 순경간의 1/16 중 제일 큰 값 이상의 묻힘길이가 확보되어야 한다.

(4) 깊은 휨부재의 내부 받침부에서 부철근은 인접경간의 부철근과 연속되어야 한다.

복부철근의 정착

(1) 복부철근은 피복두께 요구조건과 다른 철근과의 간격이 허용하는 한 부재의 압축면과 인장면 가까이까지 연장되어야 한다.

(2) 한 가닥 U형 또는 복U형 스터럽의 단부는 다음 중 한 가지 방법에 의해 정착되어야 한다.

① D16 이하 철근 또는 지름 16㎜ 이하 철선으로 종방향 철근을 둘러싸는 표준갈고리로 정착하여야 한다.

② fy가 3,000 kgf/㎠ 이상인 D19, D22 및 D25 스터럽은 종방향 철근을 둘러싸는 표준갈고리 외에 추가로 부재의 중간 깊이에서 갈고리 단부의 바깥까지 0.055dbfy/√fck 이상의 묻힘길이를 확보하여 정착하여야 한다.

③ U형 스터럽을 구성하는 용접원형철망의 각 가닥은 다음의 (가) 또는 (나)의 방법으로 정착하여야 한다.

(가) U형 스터럽의 가닥 상부에 5㎝ 간격으로 2개의 종방향 철선을 배치하여야 한다.

(나) 종방향 철선 하나는 압축면에서 d/4 이하에 배치하고 두번째 종방향 철선은 첫번째 철선으로부터 5㎝ 이상의 간격으로 압축면에 가까이 배치하여야 한다. 이때 두번째 종방향 철선은 굴곡부 밖에 두거나 또는 굴곡부 내면지름이 8db 이상일 경우는 굴곡부상에 둘 수 있다.

④ 용접원형 또는 이형철망 한 가닥 스터럽에서 각 단부의 정착은 2개의 종방향 철선을 5㎝ 이상 떨어지도록 배치하되, 안쪽의 철선은 부재의 중간깊이 d/2에서 d/4 또는 5㎝ 중 큰 값 이상 떨어지도록 배치하여야 한다. 이때 인장면에 가장 가까이 배치된 종방향 철선은 인장면에 가장 가까이 배근된 휨 주철근보다 인장면에서 더 멀리 배치되지 않아야 한다.

⑤ 3.4.9 에서 정의된 장선구조에서 D13 이하 철근 또는 지름 13㎜ 이하의 철선 스터럽의 경우 표준갈고리를 두어야 한다.

(3) U형 또는 복U형 스터럽의 양 정착단 사이의 연속구간 내의 굽혀진 부분은 종방향 철근을 둘러싸야 한다.

(4) 전단철근으로 사용하기 위해 굽혀진 종방향 주철근이 인장구역으로 연장되는 경우에 종방향 주철근과 연속되어야 하고, 압축구역으로 연장되는 경우는 식(7.3.13)을 만족시키는 응력을 fy 대신 사용하여 부재의 중간깊이 d/2를 지나서 8.2.2의 규정에 따라 계산된 정착길이만큼을 확보하여야 한다.

(5) 폐쇄형으로 배근된 한 쌍의 U형 스터럽 또는 띠철근은 겹침이음길이가 1.3ld 이상일 때 적절하게 이어진 것으로 볼 수 있다.

(6) 깊이가 45㎝ 이상인 부재에서 스터럽의 가닥들이 부재의 전 깊이까지 연장된다면 폐쇄스터럽의 이음이 적절한 것으로 볼 수 있다. 이때 한 가닥의 이음부에서 발휘할 수 있는 인장력, Asfy 는 4000 kgf 이하이어야 한다.