제 5 장철근콘크리트구조 5.1 개요 * 필요한형태와크기로만든거푸집 ( 형틀 ) 속에 적당한양의철근을합리적으로배치 ( 구조계산 ) 콘크리트를부어넣고양생 콘크리트와철근이일체된뒤거푸집제거 : RC구조, 일체식구조 * 철근콘크리트구조 : 콘크리트 ( 압축력에강함, 인장력에약함 ) + 철근 ( 이장력강함, 압축력에약함 ) 압축력, 인장력, 휨. 전단력에충분히견딜수있는내력을갖고, 접합부가없는일체화구조임 ( 일체식구조 ) * 철근콘크리트의성립이유 1) 콘크리트는철근의부식을방지한다. 2) 두재료의열팽창계수가비슷하다. 3) 철근과콘크리트는부식이잘안된다. 5.2 철근콘크리트의장. 단점 장 점 단 점 1 균열이생기기쉽고자중이크다 1 내진성. 내화성. 내구성이우수하다. 2 구조물의크기및형상을자유롭게설계할수있다 3 건물유지비가적게든다. 2 거푸집비용이많이들며시공관리가어럽고. 공사기일이길다 3 동절기에콘크리트타설이곤란하다. 4 흡수성이높고, 열용량이커서거주성을 해치고이전개축불가 콘크리트중량 2.2-2.4ton/m 3 콘크리트조건물중량 1.0-1.5ton/m 2 철근콘크리트조건축물전체중량의 90-95% 가자체중량이다 5.3 철근콘크리트의재료 1. 철근 (reinforcing bar) KSD3504( 철근콘크리트용봉강 ) 1) 단면에따라 * 원형철근 (SR : steel round bar), 표시는지름 19mm면 19 * 이형철근 (SD : steel deformed bar), 표시는공칭지름 19mm이면 D19 ( 러그 ( 돌기 ) : lug, 리브 : rib : 부착력높이기위하여 ) 2) 강도 ( 항복강도 kg/cm 2 ) 에따라 SD30, SD40, SD50, (SR24,SR30) 가지이고, 세분하면, SD30A-단부 - 녹색 ( 일반이형철근 ) 토목공사용, 일반철근 SD30B-단부 - 백색 ( // ) // // SD35 - 단부 - 적색 ( 고강도이형철근 ) 일반철근과고장력철근중간 SD40 - 단부 - 황색 ( 고강도이형철근 ) 건축공사용, 하이바철근 SD50 - 단부 - 흑색 ( 고강도이형철근 ) // // (1) 고장력철근 (hight tensile bar)( 고력철근또는하이바 ) : 인장력이큰철근으로고강도콘크리트에사용, 부착력을높이기위해이형철근사용
(2) 일반철근 - SD30철근을일반철근ㅇl라하며, 주로토목공사에사용 3) 피아노선 (piano wire) : 프리스트레스콘크리트에사용 2. 콘크리트 (concrete) * 시멘트, 모래, 자갈에물을부어혼합 시멘트와물의화학반응 경화 인공광물 1) 시멘트 (cement) 1 보통포틀랜드시멘트 (portland cement) : 4주 (28일) 압축강도 2 조강포틀랜드시멘트 (high early strength portland cement) : 조기압축강도, 긴급공사, 추운지방 3 중용열포틀랜드시멘트 (moderate heat portland cement) : 화학반응시발열양이적음, 콘크리트사용량이많은댐 (dam) 공사에사용. 2) 골재 (aggregate) 1 모래 (sand) : 잔골재 5mm채 85% 통과 2 자갈 (gravel) : 굵은골재 5mm채 85% 남는것, 최대치수 : 철근간격의 4/5, 피복두께이하 * 골재의종류 ( 중량에따라 ) 1보통골재 (normal aggregate) : 자연산자갈모래와부순자갈모래를말한다. 2경량골재 (light weight aggregate) : 화산자갈, 천연경량골재, 슬러그, 단열목적사용 3중량골재 (heavy weight aggregate) : 중정석철광석, 방사선차단목적으로사용 3) 물깨끗한물, 민물 ( 淡水 ) 사용 4) 혼화재 (admixture) 1 콘크리트의유동성, 수밀성, 내구성등품질향상목적으로콘크리트에혼합하는재료. 2 AE제, 분산제 : 된비빔콘크리트에사용, 거푸집구석까지흘러내리게함. 3 풀라이애시 (fly ash) : 증량제로사용 4 각종방수재 : 급결, 조강의목적으로사용. * 혼화재는콘크리트의어떤성질을개선하지만이밖의성질은감퇴시킴. AE제외는사용하지않는것이바람직하다. 5.4 거푸집 1. 재료및조립 1 판 : 목재, 합판, 경금속, 플라스틱 2 틀 : 목재, 철재 1) 거푸집및조립보조재 1 거푸집 : 목제거푸집 ( 패널 ), 유로폼 2 조립보조제 : 받침기둥, 각재 (10cm각, 2쪽 ), 강관 2) 거푸집조립 1 조립순서 : 해체작업을고려내부기둥 외부기둥 내부보 외부보 안쪽벽 바깥벽 바닥판 3) 거푸집용부속재
1 세퍼레이터 : 거푸집간격을일정하게유지.( 몰타르제, 철제 ) 2 스페이스 : 콘크리트로철근을일정한두께로피복하기위해사용 ( 고임재, 버팀재 ) * 유로폼은상호접합은웨저핀, 간격은플랫타이와웨저핀으로유지. 2. 특수거푸집 1 버림거푸집 ; 마무리재의바탕용으로사용 2 미끄럼거푸집 : 굴뚝. 사이로. 수조에이용, 공기 1/3 정도단축. 3. 기타터널폼 (tunnel form), 또는대형거푸집 : 아파트벽식구조시공시. 반복사용 5.5 철근의가공 1. 철근구부림과갈고리 1 구부림 : 중간부 2 갈고리 (hook) : 단부, 원형철근단부는반드시갈고리를만든다이형철근은늑근및띠철근, 기둥, 보의돌출부, 굴뚝에쓰이는철근의끝부분은갈고리를만들고그이외는만들지않아도무방하다. 2. 철근의이음이음의종류 : 겹침이음, 용접이음, 나사이음 1 겹침이음 (lapped splice) * 원형철근 28, 이형철근 D29 이상은겹침이음을할수없다. * 겹침이음길이 (L) 는철근의종류와콘크리트설계기준강도에따라다르다.( 표5-1) 2 용접이음 (welded splice) * 겹친용접이음 : 겹친길이 3.4-4.0d * 용접맞댄이음 3 나사이음 * 이형철근단부에나사산을내고커플러 (coupler) 로이음하는방법 * 평형나사, 원추나사식이있다 4 물림쇠속에이형철근을넣고고강도무수축모르타르또는수지류를주입하는스플라이스슬리브 ( 그림 5-15) 이음이있다. 5.6 철근과콘크리트의부착력 1) 부착력 (bond strength) : 콘크리트가철근에달라붙는힘 2) 부착력을크게하려면 (1) 철근정착길이를길게하고,( 표 5-1) (2) 철근표면적이큰이형철근을쓰고말단에갈고리를만든다 (3) 철근단면적이같으면굵은것을적게쓰는것보다, 가는것을많이쓴다. (4) 부착력은콘크리트강도가클수록크며, 철근의간격피복두께와도관계가있다. (5) 정착위치보철근 기둥슬래브철근 보기둥철근 기초
(6) 피복두께 (covering depth) ( 표 5-2 : 140P) (7) 철근간격 : 굵은골재가통과할수있어야하고, 굵은골재지름의 1.25 배이상 또한 25mm 이상, 철근지름의 1.5 배이상 5.7 구조계획 5.7.1. 건물의형상 1. 평면계획사각형 : 기능과내진상유리하다 2. 입면형전체높이가일정한건물 : 부동침하에유리단형 ( 段形 ) 은신축이음을둔다. 5.7.2 각부계획 1. 건물높이및층높이 * 건물높이 : 층수는 5층이하가경제적이다 * 층고 1층 : 3.5-4.0m 일반층 ( 그밖의층 ) : 3.0-3.5m 정도 * 보와천장사이 ( 설비공간 ) : 최소 30cm 이상의공간필요 2. 기둥의배치 * 평면적으로가로. 세로등간격으로배치하는것이이상적이다. * 입체적으로각층기둥이같은위치에배치되어직선이되게해야한다. * 기둥간격 : 보통 4-9m 정도, 6m가적당하다, * 안기둥하나의바닥판하중분담면적은 20-40m 2 이며 30m 2 가표준 * 지하주차장의기둥간격? 3. 보의배치 * 큰보 (girder) : 기둥과기둥을연결하는보, * 작은보 (beam) : 보와보를연결하는보 ( 짝수로넣는것이좋다 ) ( 그림 5-24) 4. 바닥판 * 뼈대를연결하여전구조체를튼튼하게하고, 수직하중을받아보에전달하며지진등외력을받아뼈대전체에분배하는역할을한다. * 바닥판의두께는두껍게하여진동. 처짐현상을방지하고, 시공하기쉬운배근법채택 5. 벽체 * 철근콘크리트벽체두께 ( 차음성, 단열성, 방수성 ) 는외벽은 16cm 이상, 칸막이벽은 12cm 이상으로하고, 적당량의철근을배근하고개구부주위는튼튼하게보강한다 6. 기초 * 부동침하에대비하여야하며, 직접기초보다말뚝기초가안전하다. 7. 내진벽 * 지진에의한수평력을뼈대에만부담시키지말고내진벽을두어저항하도록하는것
이좋다. * 내진효과는내진벽을전체적으로균등하게, 상. 하벽이어긋나지않게배치한다 * core 형식, tube 형식 ( 그림 5-27 145p : 각종튜브형태 ) * 국내의내진설계 1988년부터적용건축법 38조, 동시행령 32조 2항에의거 1) 6층이상또는연면적 1만m 2 ( 약 3,000평 ) 이상의모든건축물. 2) 연면적 1천m 2 이상의종합병원, 방송국, 공공업무시설. 3) 연면적 5천m 2 이상의판매시설등다중이용시설 4) 5층이상의아파트. 5) 국가적문화유산으로보존가치가있는건축물로서건교부령으로정하는것 6) 댐. 터널. 고속철도. 교량등에대해서는내진설계를의무적으로한다. 5.8 각부구조 1. 기초 1) 독립푸팅기초 (independent footing foundation) 기초판의너비 a : 기둥변의길이 D : 기초판의높이 ( 끝의최소두께 25cm, 말뚝기초일때는 35cm 이상 ) b : a + 2D( 기초주근배치범위 ) * 기초주근 (main bar) : 13-16mm 철근 ( 필요한수의철근 ) 을가로. 세로평행으로배근. * 대각선근 : 큰하중을받을때기초판대각선방향으로 2-3개배근. 상부근도배근 * 지중보 ( 연결보 ) 설치 : 주각과구조물전체의강성을높여부동침하를방지. 2) 복합푸팅기초 (combined footing foundation) * 2개이상의기둥을 1개의푸팅으로지지하는것 3) 연속푸팅기초 (continuous footing foundation) * 줄기초로벽및일열로선기둥밑을연결한띠모양의기초보와푸팅으로지지. * 건물의중량이크거나지내력이작은경우. 4) 온통기초 (mat foundation) * 고층건물또는중량이큰건물로서지반이약하거나, 기초면적이건물면적의반이상을차지할경우또는지하실이있는건물에서지하수위가높은경우사용건물밑면전체에기초슬레브를설치하는것. * 일반층바닥을거꾸로둔것과같은꼴로 (1) 밑창콘크리트 : 두께 10cm( 방수층보호 ) 가로. 세로지름 9mm 철근 30cm 간격으로배근 (2) 기초슬레브 : 두께 20-40cm 주근 D16-19를 20-30cm 간격으로복배근하고배력근으로 D16을 40cm 간격으로배근 2. 기둥 (column) 1) 기둥형태및크기
* 단면형태 : 정사각형. 직사각형. 원형. L자형, 팔각형, T자형 * 기둥크기 : 기둥간격. 층높이. 층수등에다르다최소너비층높이의 1/15 이상또는 30cm 이상기둥간격 : 6m 정도 2) 기둥의배근 (1) 주근 (main bar) 1 축방향의압축력과지진발생시횡력에의한휨작용을받는다 2 배근은기둥바깥둘레재축에대칭배근한다. 3 배근량은기둥단면적의 0.8%-8% 이내, 적당한범위는 4% 이내이다. 4 지름 13mm 이상보통 16-25mm 사용, 사각형기둥은 4개이상, 원형과다각형은 6개이상배근 5 정착 : 기초에수평으로휘어 15cm 이상정착, 상부는보상단까지 6 상. 하층기둥의크기가다를때주근은보상. 하주근사이에서완만히휨. 7 이음은 2개층당한곳에두고, 기둥높이의 3/4 이하, 바닥위 50cm 이상의위치 (2) 띠철근 (hoop) 1 주근의좌굴 (buckling) 현상을방지하고, 기둥의전단력에저항, 주근위치확보. 2 9, D10 철근사용, 대각선띠철근, 부띠철근. 3 간격은기둥상. 하 (1/4) 범위는 10-15cm, 중앙부는 30cm 이하. 대각선띠철근과부띠철근은띠철근의 2-3배마다배치한다. 3. 보연직. 수평방향의하중에휨작용과전단력을받는다. 1) 보의크기단면이장반향 1큰보의춤 (depth) : 최상층간사이의 1/10-1/15( 작은보는 1/10-1/12) 범위보통 1/12 로한다. 한층내려갈때마다 5cm 정도늘린다. 2큰보의너비 (width) : 춤의 1/2-2/3( 작은보는 1/2) 범위 30-50cm 정도. 3헌치 (haunch) : 간사이가큰보의양단부에, 헌치춤은중앙부춤의 1/3 정도 20도경사 2) 보의배근 (1) 주근 1 16-25mm 범위의철근사용, 4개이상. 철근량은 0.5% 이상. 2 중앙부는하부에단부는상부에배근한다.( 인장력쪽에 ) 3 굽힘철근 (bend up bar) 은안목길이의 1/4에서굽힘각도 30-45도. 4 단근보, 복근보, 1단배근. 2단배근 5 주근상호간격은주근지름의 1.5배이상또는 2.5cm 이상 6 보철근의정착 ( 그림 5-45 153P) (2) 늑근 (stirrup) 1 보의전단력보강을위해넣는철근 2 9, D10 이상철근을보춤의 2/3 이하 ( 필요없을경우 3/4) 또는 30cm 이하배근
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