개념 한 쪽
확대기초의 해석 및 설계는 철근콘크리트 부재의 강도 산정과 철근 배치를 함께 확인하는 개념이다. 전단보강철근이 없는 보에서는 콘크리트 전단강도로 최소 유효깊이를 구한다. 수축온도 철근은 콘크리트 단면적에 일정 비율을 곱해 최소량을 정한다. 나선철근 기둥은 체적비 요구식으로 총단면적을 역산한다.
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출제기준 단원 「확대기초의 해석 및 설계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 수축온도 철근 최소량 산정 | 1 | 단면적에 0.002를 곱해 최소 철근량을 계산한다 |
| 나선철근 기둥 총단면적 역산 | 1 | 체적비 요구식으로 총단면적을 역산한다 |
| 전단보강철근 없는 보의 최소 유효깊이 산정 | 1 | 콘크리트 전단강도 식으로 최소 유효깊이를 구한다 |
확대기초의 해석 및 설계를 검토할 때에도 철근콘크리트 부재의 강도 산정과 철근 배치 원리를 함께 본다. 전단보강철근이 없는 보는 콘크리트가 부담하는 전단강도와 계수 전단력을 비교하여 필요한 최소 유효깊이를 정한다. 이때 강도감소계수를 적용한 콘크리트 전단강도가 계수 전단력 이상이 되도록 한다.
수축온도 철근은 콘크리트의 수축에 의한 균열을 줄이기 위해 배치한다. 최소량은 콘크리트 단면적에 0.002를 곱하여 산정한다. 단위 폭과 두께를 곱한 단면적을 기준으로 하므로 폭과 두께의 단위를 맞추는 것이 중요하다.
나선철근 기둥은 나선철근의 체적비 요구량을 이용해 총단면적을 역산한다. 심부 단면적과 콘크리트 압축강도, 철근 항복강도를 식에 대입하여 필요한 체적비를 구한다. 이 체적비를 만족하도록 나선철근의 피치와 단면적을 함께 검토한다.
철근의 갈고리와 간격, 부착 조건도 설계 검토에 포함된다. 지름 16mm 이하인 스터럽과 띠철근의 90도 표준갈고리는 공칭지름의 6배 이상 연장한다. 동일 철근량에서는 가는 철근을 여러 개 배치할수록 콘크리트와 닿는 표면적이 늘어 부착에 유리하다. 다발철근은 이형철근이 아닌 원형철근의 묶음으로 구분한다.
수축온도 철근의 최소량은 폭 1,000mm와 두께 250mm를 곱한 단면적 250,000mm²에 0.002를 곱하여 500mm²로 구한다. 전단보강철근이 없는 보에서 계수 전단력 75kN, 폭 350mm, fck 21MPa, 강도감소계수 0.8을 적용하면 최소 유효깊이는 약 729mm로 계산한다. 이 계산에서는 콘크리트 전단강도 식의 분모를 구성하는 항을 빠뜨리지 않는 것이 핵심이다.
1방향 철근 콘크리트 슬래브의 최소 수축온도 철근량은? (fck=21MPa, fy=300MPa, b=1,000㎜, d=250㎜)
정답 ② · 1방향 슬래브의 최소 수축온도 철근량을 계산하는 문제이다. 슬래브에서 수축 및 온도응력에 저항하는 최소 철근량은 콘크리트 전단면적의 0.002배로 규정한다.
수축온도 철근 최소량은 단면적의 0.002배로 계산하며, 단위 폭당 면적으로 산정한다.
나선철근 기둥에서 심부의 지름이 25cm이고, fck=28MPa, fy=400MPa일 때 기둥의 총단면적으로 적절한 것은? (단, 피치는 2.95cm, D13(As=1.327cm²)이다.)
정답 ② · 나선철근 기둥의 나선철근 체적비 조건으로부터 필요한 총단면적을 역산하는 문제이다. 심부 지름 25cm이므로 심부 단면적 Ac=π×12.5²≈491cm²이고, 체적비 공식 ρs=0.45(Ag/Ac-1)fck/fy에 fck=28, fy=400을 대입한다.
나선철근 기둥의 필요한 총단면적은 나선철근의 체적비 요구량을 통해 역산하여 구합니다.
보의 폭 bw=350mmm인 직사각형 단면 보가 계수 전단력 Vu=75kN을 전단 보강 철근 없이 지지하고자 한다. 필요한 최소유효 깊이 d는? (단, fck=21MPa, fy=400MPa, ø=0.8)
정답 ② · 전단 보강철근 없이 콘크리트만으로 계수 전단력을 지지하기 위한 최소 유효깊이(d)를 구하는 공식은 øVc ≥ Vu 조건에서 d ≥ Vu / (0.85 × 0.53 × √fck × bw) 입니다. 주어진 값( Vu=75kN, bw=350mm, fck=21MPa )을 대입하고 강도감소계수(ø=0.85)와 콘크리트 전단강도 계수를 적용하면, d ≥ 75,000 / (0.8 × 0.53 × √21 × 350) ≈ 729mm 가 산출됩니다.
전단보강철근 없이 콘크리트만으로도 전단력을 지탱할 때 필요한 최소 유효깊이는 전단강도 공식을 역산하여 구합니다.
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