플랫 슬래브 전단 보강 / 전단 보강근

플랫 슬래브의 전단보강

보가 있는 슬래브는 슬래브판이 보를 따라 넓은 면적이 보와 면해 있기 때문에 슬래브를 설계할 때 전단력에 대한 검토를 하지 않습니다. 대신 보를 설계할 때 전단력을 검토해서 스터럽을 배치하게 됩니다.

플랫슬래브는 주열대가 가상의 보의 역할을 합니다.  그래서 플랫 슬래브가 높이가 0인 보의 역할을 해야 하니까 전단력에 대한 검토를 해야 합니다. 
 

플랫 플레이트 슬래브에서의 뚫림 전단

이 부분이 보가 있는 슬래브하고 크게 차이가 나는 부분이라고 할 수 있는데요. 뚫림 전단은 위쪽 그림에서 보시는 것처럼 기둥과 슬래브가 만나는 부분을 따라서 뚫림 전단이 발생하게 됩니다. 

이 뚫림 전단의 위험단면은 기둥이 폭인 C1에서 슬래브의 유효 춤만큼 떨어진 지점에서 발생한다고 해석합니다. 간단히 예기하면 기둥 외부면에서 슬래브 절반 두께 정도만큼씩 떨어진 지점에서 아래 그림과 같이 전단력이 발생하고 기둥이 슬래브를 뚤어버린다고 봅니다.

그럼 이렇게 작용하는 전단력에 대응하는 콘크리트의 저항력을 키우려면 어떻게 해야 할까요?
이 콘크리트의 저항력은 콘크리트의 강도가 클수록, 슬래브의 두께가 두꺼울수록, 위험단면의 둘레길이가 길수록 커지게 됩니다. 그래서 플랫 슬래브에서는 기둥 위쪽에 지판을 만들어서 슬래브 두께를 키우는 것입니다.

플랫슬래브에서 지판은 전단에 대한 위험단면의 면적을 증가시키는 역할을 해서 하중 부담능력도 커지도 그 외에도 처짐에 대한 휨강성을 높이는 역할도 하게 됩니다. 
 
구조설계기준에서는 지판을 만드는 기준을 정하고 있습니다. 슬래브 두께를 H라고 하고 양쪽 순경간을 L1, L2라고 하면 지판의 높이는 슬래브 두께의 1/4보다는 두꺼워야 하고, 또 순경간의 1/6보다는 크게 만들어야 제 역할을 할 수 있다고 규정하고 있습니다. 

현장에서 신경써야 할 부분은 반드시 지판은 슬래브와 일체로 거동을 해야 하기 때문에 슬래브와 한꺼번에 타설해야 만 합니다. 수직 수평 분리타설을 한다고 해도 절대 지판 위쪽에서 끊어치지 않도록 해야 합니다 .

또 뚫림전단에 대응하기 위해서 신경을 써야 할 부분이 있는데요. 이렇게 지판부분의 철근을 배치할 때 주열대 하부근의 최소 2개 이상은 반드시 기둥 안쪽으로 지나가도록 배치해야 합니다. 혹시 뚫림이 발생하더라도 급격하게 붕괴되지 않도록 최소한의 연성을 확보하기 위한 것입니다.
 

 

전단보강근

또 지판을 설치하는 것만으로는 뚫림 전단에 대해 대응이 되지 않을 때는 전단보강근을 설치해야 하는데요.
다음 사례를 보시면 지하주차장 지붕층에 드롭패널 1번을 설치해야 하고 드롭패널 1번은 2번보다 두께가 두꺼은 800짜리인 것을 알 수 있습니다. 그런데 드롭패널 1번도 음영이 있는 것과 없는 것이 있는데 이렇게 음영이 있는 것은 전단보강근을 설치하도록 되어 있습니다. 
 

경간이 같더라도 상부에 작용하는 하중과 불균형 모멘트가 작용하거나 지지조건 등이 달라지면 이렇게 드롭패널을 설치하는 것만으로는 뚫림전단에 대응할 수 없는 경우가 발생할 수 있고 그렇게 되면 전단보강근을 추가로 배치해서 전단보강을 해야만 합니다. 

위 사례에서는 전단보강근을 다음과 같이 배치하라고 되어 있습니다. 평면상으로 보면 이렇게 되어 있는데요. 각 방향으로 150 간격으로 스터럽을 세 개씩 배치해서 전단보강을 하도록 되어 있습니다. 

전단보강근 평면도

 
전단보강근은 보에서의 전단보강근인 스터럽과 거의 유사한 형태로 배치합니다. 중요한 것은 수직방향의 철근량입니다.
위 사례는 SHD 10mm짜리가 수직으로 두 가닥 들어가는 형태로 배치하는 것으로 되어 있습니다. 
 

전단보강근 단면도

이렇게 하면 전단보강근을 설치하면 어떤 부분이 달라질까요? 앞에서 뚫림 전단이 발생하는 위험단면이 기둥면에서 슬래브 두께만큼 떨어진 지점이라고 했죠?
 
그런데 이렇게 전단보강근을 집어넣으면 기둥주변이 전단보강이 되기 때문에 위험단면이 이렇게 더 넓어지게 됩니다.

 

이렇게 위험단면이 넓어지게 되면 위험단면의 둘레길이가 길어지면서 콘크리트의 전단력 대한 저항능력이 커지는 효과를 발휘하게 됩니다 .