표준갈고리를 갖는 이형철근의 정착길이

인장을 받는 이형철근을 정착하는 방법에서 보았지만 매입하는 부분의 전체 길이를 정착길이로 산정하면, 보 주근처럼 굵은 철근은 보통 1m를 넘게 됩니다. 이렇게 정착하면 철근량이 많아집니다.

 

그래서 표준갈고리를 만들어 정착하면 더 짧은 길이로 부착효과를 높일 수 있습니다.

표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 정착길이

우선 기억해야 할 것은 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 정착길이는 표준갈고리를 제외한 길이라는 것입니다. 다음 그림에서 Ldh라고 표기된 부분을 먼저 확인해주시기 바랍니다. L은 Length(길이)이고, d는 development(정착)이고, h는 hook(갈고리)를 나타냅니다. 

 

이 Ldh 값은 다음 식으로 계산하는데, 최소한 지름의 8배, 그리고 150mm 이상의 되어야 합니다.

 

위 식을 보면 직선으로 정착하는 길이를 계산하는 식과 비슷합니다. 다만 분자의 계수값이 0.6에서 0.24로 약간 줄었습니다. 그리고 별도로 또 하나의 보정계수를 감안해서 계산하도록 하고 있습니다. 보정계수는 다음과 같습니다.

①의 조건 : D35 이하 철근에서 갈고리 평면에 수직방향인 측면 피복 두께가 70mm 이상이며, 90°갈고리에 대해서는 갈고리를 넘어선 부분의 철근 피복 두께가 50mm 이상인 경우 : 0.7
②의 조건 : D35 이하 90°갈고리 철근에서 정착길이 ldh 구간을 3db 이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽이 정착되는 철근을 수직으로 둘러싼 경우 또는 갈고리 끝 연장부와 구부림부의 전 구간을 3db이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽이 정착되는 철근을 평행하게 둘러싼 경우 : 0.8
③의 조건 : D35 이하 180°갈고리 철근에서 정착길이 ldh 구간을 3db 이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽이 정착되는 철근을 수직으로 둘러싼 경우 : 0.8 
④의 조건 : 전체 철근의 설계기준항복강도를 발휘하도록 정착을 특별히 요구하지 않는 단면에서 휨철근이 소요철근량 이상 배치된 경우 : (소요 As/배근 As)

보정계수를 읽다가 많은 분들이 짜증이 나셨을 것라고 생각합니다. 구조설계기준을 볼 때마다 개인적으로 드는 생각이지만 좀 간단히 만들으면 좋겠습니다. 그리고 너무 자주 바꿉니다. 이렇게 자주 바꾸는 기준을 현장에서 잘 따라갈 수 있을까요? 철근이 배치되는 모든 조건을 반영해서 가장 적절한 정착길이를 산정한다는 의도도 좋지만 실제로 철근 작업을 하는 사람을 생각해서 적용하기가 간편하고 효율적인 기준을 만들었으면 좋겠습니다. 구조기술자가 잘 계산해서 표로 제시하면 된다지만, 허용응력도 방법처럼 40d 하나만 알면 됐었던 때가 더 좋았던 것 같습니다. 오히려 실수를 더 줄일 수 있지 않을까요?

 

어쨌든 보정계수 중에서 가장 정착길이를 줄일 수 있는 ①을 그림으로 그려보면 다음과 같습니다.

 

보 철근 입장에서 본다면 기둥에 정착하는 보 철근은 대부분 기둥 주근 안쪽에 배치되기 때문에 ①번 조건을 대부분 만족하게 됩니다. 따라서 정착길이를 더 줄일 수 있습니다.

표를 이용한 정착길이의 계산

다른 정착길이와 마찬가지로 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 정착길도 매번 계산하기 어렵기 때문에 표로 제시된 것을 잘 찾으시면 됩니다. 물론 구조도면에 따라 표의 형태와 수치는 달라질 수 있습니다. 아래 표는 철근의 항복강도가 400Mpa인 일반철근의 정착길이를 제시한 사례입니다. 예를 들어 보의 설계기준압축강도가 24Mpa 이고, 상부 주근이 D25 라면 정착길이는 얼마로 해야할까요?

 

대략 그림으로 나타낸다면 다음과 같이 될 것입니다.

 

 

 

계산된 결과에 맞추어 배치하면 위 그림에서 왼쪽처럼 될 것입니다. 표준갈고리 부분과 정착길이를 모두 합하면 430 + 510 = 940입니다. 매입 부분의 전체 길이를 정착길이로 산정했을 때는 1,230이었으니까 정착되는 부분의 길이를 훨씬 줄일 수 있습니다. 그래서 현장에서 90˚표준갈고리를 만들어서 정착하는 방법을 가장 많이 사용합니다.

 

현장에서는 오른쪽처럼 간단히 배근하는 방식을 많이 사용합니다. 예전부터 많이 시공해 온 방식입니다. 기둥 폭에서 100 정도 안쪽에 갈고리 끝부분이 위치하게끔 배치하는데 이렇게 하면 철근량이 더 많아집니다. 이렇게 배치하면 표준갈고리를 만들어서 배치하는 잇점이 사라집니다. 그렇지만 왼쪽처럼 510에 맞춰서 배치하다보면 위치를 잘 못 맞춰서 정착길이가 부족해질 수도 있기 때문에 오른쪽처럼 약간 넉넉하게 배치하는 것이 구조적으로는 더 나을지도 모르겠습니다.

 

기초에서의 표준갈고리

온통기초(매트기초)의 상하부 철근은 보통 다음과 같이 도면에 표시됩니다.

 

붉은색 박스로 표시된 부분을 보시면 온통기초의 상하부 철근에 갈고리를 만들어서 배치된 것을 볼 수 있습니다. 일반적으로 구조도면에서 갈고리에 대해 특별하게 표기를 하지 않으면 표준갈고리로 보고 배치하면 됩니다.

 

이 부위에서 기초철근은 벽체에 정착하는 것은 아닙니다. 정착은 힘의 흐름을 고려해야 합니다. 건물의 하중은 벽에서 기초로 하중이 전달됩니다. 따라서 벽체 철근이 기초에 정착이 되는 것이지, 기초 철근이 벽체에 정착하는 것은 아닙니다. 다만, 기초이다보니 이 부위에 인장력이 작용할 수 있기 때문에 표준갈고리를 만들어 정착하는 것이 보통입니다. 상부철근은 아래로 구부리고, 하부철근은 위로 구부리는 것은 철근의 위치상 당연하다고 할 수 있을 것 같습니다.

 

다만 기초의 두께가 두꺼운 경우 수화열에 따른 온도 팽창과 수축으로 콘크리트에 균열이 발생할 수 있습니다. 따라서 매트기초의 상부철근과 하부철근에 표준갈고리를 만들었을 때 서로 겹쳐지지 않는다면 표준갈고리보다 길게 해서 겹치게 만드는 것이 기초 콘크리트의 균열을 방지하는데 더 효과적입니다.