계단 배근

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계단을 설계하는 방법은 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있습니다.
1. 양단 지지 방식
2. 캔틸레버 방식

 

대부분은 계단은 대부분 벽체에 둘러싸여 있기 때문에 계단의 길이방향 양쪽으로 지지하는 양단 지지 방식으로 설계됩니다. 그런데 외부에 돌출된 계단처럼 계단을 길이방향으로 지지할 수 있는 벽체가 보가 없는 경우는 캔틸레버 방식으로 설계됩니다.

 

양단 지지 방식

 

캔틸레버 방식

 

 

양단 지지 방식

양단 지지 방식은 계단의 길이방향 양쪽으로 계단을 지지할 수 있는 벽체나 보가 있기 때문에, 이 지지체에 의해 지지된다고 할 수 있습니다.

 

이것은 계단이 경사가 있을 뿐 구조적인 측면에서 보면 양쪽 벽체에 슬래브나 보가 걸쳐 있는 것과 동일합니다. 따라서 보나 슬래브와 같이 하중이 작용하면 중간부분은 아래로 휘지만, 지지체에 강접합되어 있는 단부는 위로 휘는 식으로 변형이 됩니다.

그래서 중간부분은 아래부분에 인장력이 발생하고 단부는 윗부분에 인장력이 발생하게 됩니다.

따라서 인장력에 발생하는 부위에 철근을 배치하는 것이 중요하고, 이 철근이 주근이 되는데, 중간부분은 하부근이 주근이 되고, 단부는 상부근이 주근이 됩니다. 따라서 아래 그림처럼 배치하는 철근이 주근이 되는데, 슬래브가 구부러져 있기 때문에 이 철근들이 힘을 발휘할 수 있도록 잘 정착하면 됩니다.

 

그 외이 철근들은 콘크리트의 건조수축이나 신축팽창 때문에 발생하는 균열을 줄이기 위해 온도철근을 배치합니다. 

 

 

그래서 이 주근을 정착하는 방식과 나머지 철근들을 나타내면 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

 

철근을 정착할 때는 아래 사진처럼 구부리지 않도록 해야 합니다. 아래 사진처럼 구부리면 철근의 복원력때문에 콘크리트가 파손될 수 있습니다. 구부러진 철근에 힘이 작용하면 철근은 다시 직선형태로 되돌아가려는 복원력이 발생합니다. 그럴 경우 아래 화살표로 표시된 지점에는 콘크리트 두께가 얇아서 금이 가거나 파손될 수 있습니다. 따라서 위 그림처럼 계단 아래쪽 콘크리트까지 더 내민 다음 구부리는 식으로 가공해야 합니다. 원칙적으로 이렇게 배근해야 맞지만 사실 현장에서 그렇게 가공하지 않는 경우가 대부분이긴 합니다. 

보통 구조도면의 일반주기사항에 양단지지계단은 다음과 같이 표시됩니다.

구조도면 일반주기사항의 사례 - 조금 부실하게 표기됨

 

그리고 구조도면에 제시된 계단배근도 사례를 보면 다음과 같습니다. 인장력을 받는 주근이 D13으로 철근량이 많은 것을 알 수 있습니다. 

 

다른 사례입니다. 

 

캔틸레버 방식

캔틸레버 방식은 계단의 길이방향이 아닌 측면 벽체 등을 이용해서 지지하는 방식입니다. 그래서 계단이 지지체에서 튀어나온 캔틸레버 형상으로 지지되는 구조방식입니다. 이 경우에는 당연히 지지체에 정착해서 계단쪽으로 뻣어나온 상부근이 주근이 됩니다.

 

캔틸레버 방식은 구조도면의 일반주기사항에 다음과 같이 표기됩니다.

 

 

위 도면에서 A-A 단면을 보시면 상부근이 주근이 되기 때문에 디딤판 가까이까지 상부근의 위치를 올려서 배치하도록 구성되어 있습니다. 그런데 사실 현장에서는 이렇게 경사진 계단을 배치하기가 어렵습니다. A-A 단면에 상부 주근의 위치를 고정하는 보조근도 배치해야 하니까 더욱 배근하기가 어려워집니다. 

 

그래서 보통은 현장에서 배근을 쉽게 하기 위해 구조검토를 다시해서 양단지지 방식처럼 바꿉니다. 그러면 아래 사진처럼 상부 주근이 내려앉고 팔길이가 짧아질 수 밖에 없기 때문에 필요한 철근량을 늘릴 수 밖에 없습니다.

 

사실 상 현장에서는 캔티레버 계단도 도면에 있는 것처럼 배치하지는 않고, 모양은 양단지지 계단하고 거의 비슷한 방식으로 배치를 하게 됩니다. 

 

계단 배근상세도

계단 배근상세도 사례를 나타내면 다음과 같습니다.

 

 

구조도면과는 달리 상부근은 상부근대로 하부근대로 구부려서 나타내고 있습니다. 현장에서 그렇게 해달라고 요구하는 경우가 많기 때문입니다.

 

 

위 사진을 보시면 계단참이 꺾이는 부분에 보강근도 삽입되어 있고 철근이 많이 얽혀 있는 것을 볼 수 있습니다. 그래서 사실 상 현장에서는 상부근은 상부근대로, 하부근은 하부근대로 그냥 구부려서 배치하는 경우가 태반입니다. 

 

그런데 구조도면에서는 계단참이 꺾이는 부분에 철근의 복원력이 발생하지 않도록 다이아몬드 형상으로 구부려서 배치하라고 되어 있습니다. 그래서 이 철근을 따로 넣어주는 식으로 표기를 했는데, 도면에 하얀색으로 그려지 것이 그 다이아몬드 형상을 만들려고 별도로 넣는 철근입니다. 

 

 

계단에서는 철근의 위치를 지키는 것도 중요하지만, 계단에는 구부러지는 철근이 많아서 복원력이 발생하지 않도록 잘 처리하는 것이 중요하다고 할 수 있습니다. 

 

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