벽체 배근 일반

일반적으로 벽체는 수직하중뿐 아니라 수평하중을 지지하는 기능을 가진 구조 부재입니다. 벽체는 하중에 따라 축하중과 함께 면내 휨모멘트 및 면외 휨모멘트가 서로 동시에 작용하거나 별도로 작용할 수도 있습니다. 여기서는 벽체 철근을 배치하는 일반적인 기준을 살펴보겠습니다.

 

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벽체와 관련해서는 구조벽, 전단벽, 내력벽이라는 용어가 혼용되고 있습니다. 콘크리트 구조설계 기준에 제시된 용어를 보면

구조벽(Structural wall)은 외력에 의한 축력, 전단력, 휨모멘트, 비틀림 모멘트 등의 조합력을 받을 수 있는 벽

내력벽(Bearing wall)은 공간을 구획하기 위해 쓰이는 수직방향의 부재로서 기둥 대신에 중력방향의 힘에 견디거나 힘을 전달하기 위한 벽체 라고 정의 하고 있습니다.

전단벽에 대해서는 명확한 정의가 있는 것이 아니지만 벽체에 대한 전단설계가 기본이기 때문에 전단벽을 다음과 같이 정의할 수 있습니다.
전단벽(Shear wall)은 벽면에 평행한 횡력을 지지하도록 설계된 벽체로서, 바람이나 지진 등의 수평하중에 의해 발생하는 수평전단력을 지지하는 벽체

 

결국 힘을 받는 벽체는 모두 구조벽이라고 얘기할 수 있는데, 수직하중을 주로 부담하면 내력벽, 수평하중을 주로 부담하면 전단벽이라고 지칭할 수 있습니다. 

 

전단벽

전단벽으로 설계하는 방법은 여러가지가 있지만 대표적으로 내력벽과 건물골조방식이 있습니다.

내력벽방식(Bearing wall system) :연직하중, 수평하중의 대부분을 내력벽이 부담하도록 설계된 구조
건물골조방식(Building frame system) : 수직하중은 입체골조(라멘구조)가 저항하고, 지진하중은 전단벽이나 가새골조가 저항하는 구조방식

건물골조방식은 건축물에 작용하는 수평하중을 코어벽체를 이용해서 지지하고, 수직하중은 기둥이 부담하는 방식이라고 할 수 있습니다. 아래 그림처럼 수평하중이 작용하면 이 수평하중은 슬래브를 따라 내부의 전단벽으로 전달됩니다. 이 수평하중을 전단벽을 설치해서 부담하는 방식입니다.

 

전단벽에 작용하는 수평하중은 슬래브를 타고 전달되기 때문에, 아래 그림처럼 벽체의 윗면에 작용하게 되고 벽체는 평행사변형으로 변형됩니다. 결국 평행사변형의 늘어나는 방향의 인장력에 견디지 못하게 되면 균열이 발생하게 됩니다. 지진이 발생하면 이 수평하중은 좌우로 번갈아가면서 작용하기 때문에 균열은 X자 모양으로 발생하게 됩니다.

따라서 전단벽체에 배치하는 수직철근과 수평철근 모두 이 전단력에 저항하게 됩니다. 따라서 수직철근이든 수평철근이든 모두 인장력을 받기 때문에 인장정착과 인장이음이 기본이 됩니다.

 

벽체 배근 기본

일반 벽체는 복배근으로 되어 있으며 원칙적으로 수평근을 외부로 배근합니다. 즉 기둥에서 수직철근을 띠철근으로 감싼 것처럼 벽체도 수직철근을 수평철근으로 감싼 형태로 배근합니다.

 

벽체 배근

 

 수직철근을 감싼 형태로 수평철근을 배근하기 위해 양 단면에 U자 형상으로 된 철근(U bars)을 끼워서 고정합니다. 다음 사진은 U-bar로 수평철근을 감싼 현장의 사진입니다.

 

벽체는 가는 철근(D10 또는 D13)을 쓰기 때문에 잘 세워지지 않고 출렁거리기 쉽습니다. 때문에 간격을 유지하기가 쉽지 않은데, 보통 C자형으로 된 철근을 일정한 간격으로 끼워서 철근 위치를 고정합니다.

 

일반층의 벽체를 조립할 때 수직근을 먼저 세우게 되는데, 이때 수직근 단독으로 자립할 수 없기 때문에 수직근을 잡아주기 위해서 가새근을 사용합니다. 따라서 수직철근의 개수를 산정할 때는 수직철근의 개수에 한두 개 정도 더 추가해야 합니다. 

 

수직철근이나 수평철근의 배근 방법은 간격으로 표시되는데, 슬래브 윗면에서 처음 배근하는 벽체 철근은 원래 간격 1/2로 배치합니다. 이렇게 해야 벽체 단면에 필요한 철근량을 유지할 수 있습니다.

 

 

벽체가 겹치는 부위

벽체는 L자나 T자형으로 겹치는 경우가 많습니다. 이 때 겹치는 부위에는 아래 사진처럼 U-bar를 끼워서 마무리하는 것이 보통입니다.

 

 

아래 그림에서 (가) 부분이 U-bar를 사용해서 마무리한 것을 나타냅니다.

 

물론 벽체가 충분히 두껍다면 (나)와 같이 배근해도 기준을 만족합니다. (나)는 90˚표준갈고리를 설치해서 정착길이만큼 정착하는 방식입니다. 그러나 실제로 배근할 때 표준갈고리를 만들어서 끼우기가 쉽지 않습니다. 따라서 대부분의 현장에서는 (가)와 같은 방식을 많이 사용합니다.

 

토압을 받는 벽체

토압을 받는 벽체는 마치 세로로 세워진 슬래브로 생각할 수 있으며, 종방향 수직근이 휨모멘트에 저항합니다. 따라서 토압을 받는 지하토벽은 토압을 고려하기 때문에 주근 방향이 달라질 수 있습니다.

 

 

 

 

토압을 받는 벽체는 슬래브에 의해 세로방향으로 휨모멘트에 저항하지만, 벽체의 가로세로 길이 비에 따라서 가로방향이 주요한 철근이 되기도 합니다. 따라서 토압을 받는 지하벽은 주근에 대한 파악이 중요하며, 수직근을 주근으로 보고 바깥쪽에 배근하여야 합니다.

 

전단보강근

지하합벽과 같은 벽체에는 전단보강근을 배근해야 하는 경우도 있습니다. 전단보강근의 일반적인 배치 상세는 다음과 같습니다.

 

 

전단보강근은 위 그림처럼 한쪽은 90˚ 표준갈고리, 다른 한쪽은 135˚ 표준갈고리로 가공해서 C자 형태로 만들어 정해진 간격으로 배치합니다.

 

 

▶ 전단벽의 역할(슬래브와 수평하중)

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