기둥 철근의 정착과 이음

▶ 본문의 내용은 유튜브로 보실 수 있습니다.

 

기둥에는 압축력이 우세하지만 지진이나 바람 같은 수평력이 작용하면 인장응력이 발생할 수 있습니다. 특히 건축물이 고층이 될수록 풍하중의 비중이 커지게 됩니다. 수평하중은 건축물을 전도시키는 힘처럼 작용하기 때문에 기둥에 인장력이 작용하게 됩니다.

 

수평하중은 건물을 전도시키는 힘으로 작용하다.

 

따라서 기둥에 인장력이 작용할 때 기둥의 주근이 뽑히지 않도록 기초에 충분히 매입되어야 합니다. 건축물을 시공할 때 보통 기초를 맨 먼저 만들게 됩니다. 기초 콘크리트를 타설한 후 그 다음 기둥 철근을 배치하는 것이 일반적이기 때문에 기초 철근을 배치할 때 기초에 매입할 기둥 철근을 배치해야만 합니다.

 

이렇게 매입하는 철근을 다우얼 철근(Dowel bars)이라고 하는데, 기둥의 다우얼 철근을 어떻게 배치하는지 다음 동영상을 보시면 알 수 있습니다.

 

 

 

 

기초 철근을 배치할 때 기둥 다우얼 철근을 배치한다.

 

동영상에서 볼 수 있는 것처럼 기초에 정착하기 위해 기둥 주근을 매입해야 하는데 똑바로 세우기가 쉽지 않습니다. 매입하는 기둥의 주철근(다우얼 철근)을 고정하기가 마땅치 않기 때문입니다. 따라서 철근 끝부분에 90˚로 구부린 갈고리를 만들어 기초의 하부 주근에 고정해야만 합니다. 이 갈고리는 기초 하부근 두 가닥 이상에 걸칠 수 있는 길이로 구부려야만 합니다.

 

 

기초에 매입하는 기둥 다우얼 철근의 상세

 

그렇게 갈고리를 만들다보면 표준갈고리 크기보다 크게 만들 때도 있습니다. 슬래브 하부 철근에 걸쳐서 똑바로 세우기 편하기 때문입니다. 이것만으로는 똑바로 세우기 어렵기 때문에 조립용 보조 철근을 경사지게 세워서 주철근을 고정합니다. 이렇게 해도 콘크리트를 타설하다 보면 위치가 틀어질 수 있습니다. 콘크리트를 부어넣는 압력이 크기 때문에 단단히 고정해야 합니다. 그래서 띠철근을 배치합니다. 기초면 아래쪽으로 두 개 이상, 그리고 기초면 윗쪽으로 한 개 정도를 배치해서 고정합니다.

 

기둥에 매입하는 주근의 상세

 

 기초에 정착하는 기둥 주철근의 치수를 좀 더 상세히 살펴보겠습니다. 이 다우얼 철근은 기초에 정착되는 부분과 겹침 이음할 이음길이(B급 인장 이음)만 확보하면 되기 때문에 3∼4m 정도가 됩니다. 기둥은 인장력이 작용할 때 뽑히지 않아야 하기 때문에 인장 정착길이를 적용해야 합니다.

 

기초에 매입하는 부분은 위에서 설명한 것처럼 기초에 고정해서 세워야 하기 때문에 90˚표준갈고리를 만들어서 세울 수 밖에 없습니다. 정착길이 측면에서 보면 매입하는 길이는 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 정착길이 만큼만 매입하면 됩니다.

 

▶ 인장 이형철근의 정착길이

▶ 표준갈고리를 갖는 이형철근의 정착길이

▶ 인장 이형철근의 이음길이

 

그런데 요즘은 건축물의 규모가 커지면서 기초의 두께도 많이 두꺼워졌습니다. 두꺼운 기초의 하부 철근에 고정해서 다우얼 철근을 세우다 보면 필요한 정착길이보다 길게 매입하게 됩니다. 주철근을 기초 한 가운데에 띄워서 배치할 수 없으니 어쩔 수 없는 부분이기도 합니다. 

 

기둥 철근 이음 주의사항

건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)의 9.3.2 철근의 이음과 정착에서는 다음과 같이 규정되어 있습니다.

(1) 보와 기둥의 소성힌지구간에서는 겹침이음과 용접이음이 허용되지 않는다.

 

여기서 소성힌지구간은 보통 기둥 및 보의 양 단부 구간을 의미합니다. 중간모멘트골조로 내진설계가 되어 있다면 횡철근(후프; Hoop)이 조밀하게 배치되는 구간을 의미합니다. 이 구간의 길이는 다음을 참조하시기 바랍니다.

 

▶ [부재별 배근] - 기둥의 내진 상세

 

 

따라서 규정에 따른다면 이 구간에서는 겹침이음과 용접이음을 절대 해서는 안 됩니다. 현실에서 잘 지키는지의 여부와는 상관없이.....

 

용접이음은 철근은 고온으로 가열했다가 식는 과정에서 성능이 저하할 수 있습니다. 특히 연성도가 떨어질 수 있기 때문에 이 소성구간에서 사용하는 것을 금지하고 있습니다. 

 

그렇지만 기계적 이음(커플러 등)은 철근을 화학적으로 조작하지 않고 기준상 설계기준항복강도의 125% 이상을 발휘할 수 있는 성능을 갖추도록 요구하기 때문에 제한을 두지 않습니다.

 

 

 

 

▶ 기계적 이음(커플러)

▶ 용접 이음 - 가스 압접

 

▶ 원형기둥과 나선철근 배근

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