보 배근 - 스타럽 배치

보 상하부 주근은 보에 작용하는 휨 모멘트에 저항하고, 스터럽은 전단력에 저항합니다. 전단력에 저항하는 스터럽은 굵기가 가는 D10이나 D13을 쓰기 때문에 대수롭게 않게 취급하는 경우도 있었(?)습니다. 표준갈고리를 제대로 만들기 않거나 캡 타이를 누락하면 보에 심각한 손상이 발생할 수 있습니다.

스터럽의 형상

콘크리트 구조설계기준에서는 받침부에서 응력의 반전 또는 비틀림을 받는 휨 골조부재의 횡철근은 휨보강철근 주위까지 연장시킨 폐쇄스터럽으로 하도록 규정하고 있습니다. 

같은 기준에서 폐쇄띠철근 또는 폐쇄스터럽은 종방향 철근 주위를 한 가닥의 스터럽 또는 띠철근으로 한 바퀴 돌려서 종방향 철근 위치에서 교차시키면서 표준갈고리로 중첩시켜 만들거나, 한 가닥 또는 두 가닥의 철근을 B급 이음(1.3 ld이음)으로 겹침이음한 형태로 만들어야 한다고 합니다.

 

스터럽을 한 가닥 또는 두 가닥의 철근을 B급 이음으로 겹침이음한 형태로 만들면 다음과 같이 될 수 있습니다.

그런데 이런 식으로 스터럽을 만들면 현실적으로 배근하기가 어렵습니다. 보통 스터럽 위에 하부 철근이 놓이기 때문에 그렇습니다.

 

따라서 표준갈고리를 부착한 형상으로 스터럽을 만듭니다. 스터럽을 한 가닥으로 만들면 교차되는 끝 부분에 표준갈고리를 만들어 중첩시키도록 하고 있습니다. 그런데 현실적으로 스터럽을 한 가닥으로 만들기는 어렵습니다. 기둥을 감싸는 띠철근은 위 아래 방향으로 이동하기 때문에 스터럽보다는 이동하기가 상대적으로 수월합니다. 스터럽은 수평방향으로 이동해야 하기 때문에 한 가닥으로 만들어서는 왔다갔다 하기가 어렵습니다. 따라서 아래 그림처럼 캡 타이(Cap-tie)를 분리한 형태로 보통 배치합니다.

 

그래서 스터럽의 표준갈고리는 135˚로 만들고 캡 타이의 표준갈고리도 135˚로 만들어 배치해야 합니다.

 

그런데 캡 타이 양쪽을 135˚로 표준갈고리를 만들면 끼워넣을 수가 없습니다. 그래서 슬래브가 있는 쪽은 90˚표준갈고리로 만들어 배치합니다. 슬래브의 구속 효과가 있기 때문에 슬래브가 있는 쪽은 90˚로 표준갈고리를 만들어도 됩니다. 내단부에 배치되는 보는 양쪽에 슬래브가 있기 때문에 양쪽을 모두 90˚ 표준갈고리를 설치해도 무방합니다. 다만 건물 외측면에 면한 보는 반드시 슬래브와 면하지 않는 외측면은 반드시 135˚로 표준갈고리를 설치해야 합니다.

보에 슬래브가 부착되어 있으면 90˚로 표준갈고리를 만들어도 된다.

 

그런데 현장에서는 스터럽을 대수롭지 않게 취급해서 표준갈고리를 대충 만들거나 캡타이를 누락하는 경우가 가끔 있습니다.

스터럽 상부 캡 타이 누락

 

위 현장 사진은 스터럽의 표준갈고리를  135˚ 표준갈고리로 90˚로 구부렸는데 조금 짧아 보입니다. 게다가 상부 캡 타이를 듬성듬성 설치했습니다. 간혹 규모가 작은 현장에서 이렇게 캡 타이를 대수롭지 않게 생각해서 누락하는 경우가 있는데 반드시 캡 타이를 설치해야 합니다. 보에서 발생하는 전단응력을 감당하지 못하면 사인장 균열이 발생하게 됩니다.

 

보에 작용하는 전단력의 분포

보에서 발생하는 전단응력은 기둥과 인접한 위치에서 가장 크고 안쪽으로 갈수록 줄어들어 중앙부에서 최소가 됩니다. 따라서 단부에서 스터럽의 배근간격이 촘촘해지고 중앙부에서 넓게 배치됩니다.

보 스터럽 배근

보에 전단력이 작용하면 미소단면이 마름모꼴처럼 변형되고 대각선 방향으로 각각 압축력과 인장력이 작용하게 됩니다. 콘크리트는 인장력이 약하기 때문에 전단력에 의해 인장력이 작용하면 콘크리트에 균열이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해 스터럽을 배근합니다. 

 

인장응력이 경사방향으로 작용하기 때문에 스터럽도 경사방향으로 배치하는 것이 가장 효과적일 수 있지만, 경사방향으로 배치하기는 번거롭고 어렵습니다. 따라서 수직으로 세운 형태로 스터럽을 조립합니다. 보에 작용하는 전단력은 기둥과 면한 위치에서 가장 크고 중앙부로 갈수로 줄어들기 때문에 기둥과 가까운 쪽에 스터럽을 많이 배치해야 합니다.

 

보 스터럽의 실체 배치

 

보통 단부에 배치하는 스터럽의 간격이 촘촘하고 중앙부가 넓게 배치됩니다. 위 사례에서도 단부에서의 간격이 200이고 중앙부가 300으로 설계되었습니다.

보에서 단부와 중앙부를 나누는 기준은 기둥과 면한 위치에서 시작해서 순경간의 1/4까지를 단부로 구분합니다. 그래서 스터럽은 위치에서 50만큼 떨어진 위치에 처음 스터럽을 배치하고(기둥과 면한 위치에 배치해도 상관없다) 단부와 중앙부를 나누는 기준선을 넘어설 때까지 단부의 간격(여기서는 200)으로 배치합니다. 기둥에서 단부 띠철근의 보강 구간을 정하는 방법과 차이가 있기 때문에 구별해서 기억해 두어야 합니다.