지하차도 구조물 해석
4.1 구조해석 및 단면설계
4.1.1 일반사항
(1) 박스구조해석은 라멘으로 해석되며, 4.1.4에
준한다.
(2) 단면의 설계에는 3.1항의 설계하중 및 3.2
항의 설계강도를 적용한다. 지하수 유무 2가지
경우로 하중을 각각 산정하여 필요한 하중조합
으로 재하시켜 얻은 부재력 중 가장 불리한 부
재력으로 단면을 설계한다.
(3) 구조해석시 지점조건은 연직, 수평방향 스
프링을 설치하거나 힌지, 롤러를 설치하는 방
법이 적용될 수 있으며, 실제 지반조건에 적합
한 방법을 적용토록 한다.
(4) 구조형상 및 단면은 구조물의 내공치수를
확보하고, 관련규정에 부합되며 안전도와 사용
성을 고려하여 적절하도록 설계한다.
(5) 기초지반이나 단면의 변화가 있는 구간에
대하여는 단면별 계산단면을 선정하여 구조검
토를 실시한다.
(6) 구조물 특성에 따른 균열, 처짐, 진동, 피로
에 따른 사용성을 검토한다.
(7) 박스구조 부재 단면 검토시 벽체에 대해서
는 최대축력을 고려한다.
경 간
(1) 받침부와 일체로 되어 있지 않은 단순부재
의 경간은 순경간에 보나 슬래브의 두께를 더
한 값을 경간으로 한다. 그러나 그 값은 받침
부의 중심간 거리를 넘을 필요는 없다.
(2) 골조 또는 연속구조물의 해석에서 휨모멘
트를 구할때 사용하는 경간은 받침부의 중심간
거리로 한다. 이때 받침부와 일체로 시공된 보
나 주형의 단면설계에서는 받침부 전면에서의
모멘트 값을 사용해도 좋다.
(3) 받침부와 일체로 된 3.0m이하의 순경간을
갖는 슬래브에서는 그 지지보의 폭이 없는 것
으로 보아 순경간을 경간으로 하는 연속보로
설계할 수 있다.
4.1.3 단면2차 모멘트
단면2차 모멘트는 철근을 무시하고 부재의
콘크리트 전단면에 대하여 계산해도 좋다. 다
만 철근을 고려할 때는 환산단면을 계산하여
산출한다.
4.1.4 라멘구조
(1) 일반사항
(가) 보와 기둥, 슬래브와 벽 등의 구조가 일체
로 만들어진 경우에는 라멘으로 해석해야 한
다. 라멘 계산에서 헌치의 영향을 고려하는 경
우 헌치가 있는 부재를 변단면부재로 보아 해
석하거나, 부재 접합부의 헌치부분 강성을 고
려하여 해석한다.
(나) 보 또는 기둥의 단면크기가 경간과 비교
하여 상대적으로 매우 큰 경우에는 부재의 휨
변형과 전단변형을 모두 고려하여 라멘 해석을 수행한다.
(다) 라멘의 축선은 부재단면의 도심축선으로
한다. 그러나 헌치가 큰 부재 또는 단면이 변
하는 부재의 경우 근사적으로 축선을 단면의
평균 위치에 있는 선으로 취할 수 있다.
(라) 단면력을 계산할 때는 부재단면의 변화를
고려하여 해석하는 것을 원칙으로 한다.
(마) 콘크리트의 단면을 보요소로 설계함에 있
어 보의 축에 평행하게 압축 또는 인장을 주는
힘의 요소가 확실하고 정량적인 경우 외에는
축력을 고려하지 않는다.
(2) 받침부 면에서 단면력의 산정
(가) 헌치의 영향을 고려할 경우 받침부 면에
서 부재의 단면을 산정하기 위한 휨모멘트의
값은 보에 있어서 기둥 전면의 휨모멘트, 기둥
의 경우 보의 상․하면 위치의 휨모멘트를 사
용할 수 있다.
(나) 헌치의 영향을 무시하고 구조해석을 할
경우는 절점 휨모멘트를 기둥 내측 또는 보의
단부까지 이동시켜 구한 값을 사용할 수 있다.
(3) 라멘 접합부의 설계
(가) 라멘 부재의 접합부는 단면력에 의한 응
력의 방향이 급변하여 응력의 전달기구가 복잡
하기 때문에 접합되는 부재 서로가 단면력을
확실하게 전달시킬 수 있도록 해야 한다.
(나) 응력을 검토할 때 헌치의 유효부분은 접
합되는 부재에 설치된 헌치높이의 1/3을 해당
부재의 유효부분으로 간주할 수 있다.
4.1.5 지하구조물의 해석 모델
(1) 모든 구조물은 해석 가능한 모델로 이상화
하고, 부재는 도심축과 일치하도록 하며 헌치
에 의한 도심의 변화는 고려하지 않는다.
(2) 지점의 경계조건은 기초지반의 종류에 관
계없이 저판의 모든 부위에 지반반력 계수와
설치 간격으로부터 환산된 스프링을 설치(간격
1.0m 이내)한 모델로 계산하는 방법이 주로 사
용되며, 부력 등에 의하여 스프링에 인장이 발
생할 경우 인장을 받는 스프링은 차례로 제외시켜 최종적으로 압축만 받는 스프링만 남겨둔
상태의 모델해석 결과를 취한다. 다만, 암반지
반에서는 벽체 또는 기둥 하단부위에 회전 또
는 이동지점의 경계조건을 부여할 수 있다.
(3) 지반반력계수
(가) 토사지반
(a) 연직방향 지반반력계수는 각종 조사 및 시
험결과에 의해 얻어진 변형계수 및 기초의 재
하폭등의 영향을 고려하여 정한다.
(b) (식 704.62)은 사질토와 점성토의 혼합층에
서 사용하며, 사질토층이 우세한 경우에는 식704.62를 점성토층이 우세한 경우에는 식704.62를 사용한다.
(나) 암반지반
지반반력 계수는 시험성과가 있을 때에는 시
험값을 사용하되, 시험값이 없는 경우에는 암
반의 공학적 특성값 (변형계수, 일축압축강도,
RQD 등)과의 상관관계에서 구하여 사용한다.
4.1.6 사용성 검토
구조물 또는 부재가 설계목표 내구 연한중
충분한 기능과 성능을 유지하기 위하여, 사용
하중 하에서의 사용성과 내구성을 검토한다.
사용성 검토는 균열, 처짐, 피로의 영향 등을
말하며, [콘․설 제4장]을 따른다.
(1) 균열검토
(가) 다음 (식 704.64), (식 704.65)에 의해 계산
된 값 중에서 작은 값 이하로 적용한다.
여기서, s : 콘크리트 인장연단에 가장 가까이에 배치되는 철근의 중심간격(mm)
fs : 사용하중 상태에서 인장연단에서 가장 가
까이에 위치한 철근의 응력(mm)
Cc : 인장철근이나 긴장재의 표면과 콘크리트
표면 사이의 최소 두께(mm)
(나) 특별히 수밀성이 요구되는 구조의 경우
적절한 방법으로 균열에 대한 검토를 하며, 이
경우 [콘크리트 구조설계기준 해설 부록Ⅴ 균
열의 검증, 한국콘크리트학회, 2008]에 의한 정
밀식을 적용하여 균열에 대하여 검토한다.
(다) 수처리 구조물 허용균열폭은 다음과 같다.
(2) 피로검토
충격을 포함한 사용활하중에 의한 철근의 응
력범위 및 프리스트레싱 긴장재의 인장응력 변
동 범위가 아래 표의 응력이내에 들면 피로에
대하여 검토할 필요가 없다.
(3) 처짐검토
철근 콘크리트 부재의 처짐은 부재의 최소두
께를 정하여 처짐을 간접적으로 규제한다.
처짐계산에 의해 좀더 작은 두께를 사용해도
유해하지 않다는 검토를 한 경우를 제외하고,
큰 처짐에 의하여 손상되기 쉬운 칸막이 벽이
나 기타 구조물을 지지하지 않는 1방향 구조물
의 경우 아래 표에서 정한 최소 두께를 적용
한다.
▪1,500～2,000 kg/㎥ 범위의 단위질량을 갖는
구조용 경량콘크리트에 대해서는 계산된 h값에
(1.65-0.00031wc)를 곱해야 하지만 1.09보다 작
지 않아야 한다.
▪ fy가 400MPa 이외인 경우는 계산된 h값에
(0.43+fy/700)를 곱해야 한다.
4.1.7 신축이음
개착식 박스구조물은 하천 통과 구간 및 온
도변화에 의한 건조수축, 부등침하 등의 영향
이 미소한 구간에서는 주행성 등을 고려하여
계획하고, 연약지반으로 인한 부등침하나 지진
의 영향이 크다고 생각되는 경우는 신축이음을
설치한다.
특히 본체구조물과 부대시설(환기구, 비상통
로등)의 접합부는 상이한 설계조건 및 외부온
도 변화의 영향 등에 따라 발생할 수 있는 구
조적으로 다른 거동과 힘을 흡수 또는 통과시
킬 수 있도록 설계되어한다. 접합부에는 신축
이음을 둘 수 있으며, 지상구조물인 U-TYPE
구간은 온도변화에 의한 응력으로 균열발생이
예상되므로 별도의 신축이음간격을 검토한다.
시공이음의 구조에서는 철근을 연결하고 단
면내에 홈을 두는 등 전단키를 설치하여 힘의
전달이 확실하게 되도록 하며, 물의 침투가 되
지 않도록 사용되는 재료의 재질, 규격, 설치방
법 등을 검토한다.
내구성
(1) 일반사항
(가) 지하차도 구조물은 사회적인 중요도에 있
어서 대단위 기반시설물이고 경제적인 중요도
에서는 열화손상 등의 경우 유지보수에 따른
경제적 손실이 크고 보수·보강이 어려우므로
[콘크리트구조설계기준, 건설교통부, 2007]에
준하는 설계를 수행하여 내구연한을 확보하는 것이 바람직하다.
(나) 콘크리트 구조는 주어진 주변환경 조건에
서 설계 공용기간 동안에 안전성, 사용성, 내구
성, 미관을 갖도록 설계, 시공, 유지관리하여야
하며, 설계 착수 전에 구조물 발주자와 설계자
는 구조물의 중요도, 환경조건, 구조거동, 유지
관리방법 등을 고려하여야 한다.
(2) 내구성 설계기준
(가) 해풍, 해수, 황산염 및 기타 유해물질에
노출된 콘크리트는 [콘․설 4.5.3 내구성 허용
기준]의 조건을 만족하는 콘크리트를 사용한다.
(나) 설계자는 구조물의 내구성을 확보할 수
있는 적절한 설계기법을 결정한다.
(다) 설계 초기단계에서 구조적으로 환경에
민감한 구조배치를 피하고, 유지관리 및 점검
을 위하여 접근이 용이한 구조형상을 선정하여
야 한다.
(라) 구조물이나 부재의 외측 표면에 있는
콘크리트의 품질이 보장될 수 있도록 한다. 다
지기와 양생이 적절하여 밀도가 크고, 강도가
높고, 투수성이 낮은 콘크리트를 시공하고 피
복두께를 확보한다.
(마) 구조물의 모서리나 부재 연결부 등의
건전성 확보를 위한 철근콘크리트 및 프리스트
레스 콘크리트 구조요소의 구조 상세가 적절하
여야 한다.
(바) 고부식성 환경 조건에 있는 구조는 표
면을 보호하여 내구성을 증진시킨다.
(사) 설계자는 내구성에 관련된 콘크리트 재
료, 피복두께, 철근과 긴장재, 처짐, 균열, 피로
및 기타 사항에 대한 제반 규정을 모두 검토한
다.
(3) 내구성 설계의 흐름도
본 편람에서는 내구성 설계 사례를 부록에
기술하였으며, 내구성 설계 흐름 예는 <그림 704.3>와 같다.
(4) 환경지수( ET)의 도출
내환경지수의 산출은 표준환경지수(ES)와 염
해, 중성화, 동해 및 황산염 침해에 대한 환경
증분치에서 내구연한을 고려하여 결정하는 것
이 바람직하다.
(5) 내구지수( DT)의 도출
(가) 내구지수의 산출은 재료분야, 설계분야,
시공분야의 내구지수 증분치수를 고려하여 산
출하는 것이 바람직하다.
(나) 구조물 기본내구지수(DO)는 30으로 하는
것이 바람직하다.
해석프로그램
<표 704.14>에는 지하차도 구조물을 포함하여
구조해석에 일반적으로 활용되고 있는 범용해석
프로그램의 특징을 나타내었다. 해당 프로그램의
기능, 특징, 용도 등은 해당 프로그램의 사용자매
뉴얼을 참고하도록 한다.
범용해석프로그램은 유한요소해석법에 근거하
여 개발되었으며, 범용해석프로그램의 보급으로
인하여 과거에는 수계산으로 해결하기 어려웠던
재료적 및 기하학적 비선형문제, 3차원 해석, 동적
해석, 좌굴해석, 콘크리트 수화열해석 등을 빠른
시간안에 해결할 수 있게 되었다. 그러나, 범용해석프로그램을 이용한 구조해석
의 신뢰성은 적용하는 모델링방법, 유한요소 선정,
경계조건 적용 등에 좌우된다. 구조물의 거동과 해
석 및 설계이론에 대한 확실하고 올바른 이해 없이
단순히 응용프로그램의 기교적인 기법만을 익혀
구조해석을 수행하는 것은 지양해야 한다.
따라서, 범용해석프로그램을 이용한 구조물 해
석에서는 프로그램에서 산정되는 결과를 경험적
공식 등으로 산출되는 결과와 비교하여 필요시 해
석방법 등을 재검토하는 것이 필요하다.2
설계세목
본 장은 [콘․설] 최신개정판을 기준으로 하고
있으며, 해당기준이 개정될시 최신기준을 적용
함을 원칙으로 한다.
5.1 최소철근량
5.1.1 휨부재
(1) 해석에 의하여 인장철근 보강이 요구되는
휨부재의 모든 단면에 대하여 (2), (3), (4)에 규
정된 내용을 제외하고는 철근의 단면적(As)은
아래의 두식에 의해 계산된 값 중에서 큰 값
이상으로 한다.
(2) 플랜지가 인장상태인 정정구조물에 대하여
철근의 단면적( As,min)은 위식에서 bw에 플랜지의
유효폭 b와 2 bw 중 작은 값을 대입하여 계산되
는 철근 단면적 이상으로 한다.
(3) 부재의 모든 단면에서 해석에 의해 필요한
철근량 보다 1/3이상 인장철근이 더 배치되는
경우 (1)과 (2) 규정을 적용하지 않을 수 있다.
(4) 두께가 균일한 구조용 슬래브와 기초판에
대하여 경간방향으로 보강되는 인장철근의 최
소단면적은 [콘․설 5.7]에 규정한 값과 같아야
한다. 철근의 최대간격은 슬래브 또는 기초판의
두께의 3배와 450mm 중 작은 값을 초과하지
않도록 한다.
압축부재
(1) 비합성 압축부재의 축방향 주철근 단면적은
전체 단면적(Ag)의 0.01배 이상, 0.08배 이하로
한다. 축방향 주철근이 겹침이음되는 경우의 철
근비는 0.04를 초과하지 않도록 한다.
(2) 압축부재 축방향 주철근의 최소 개수는 사
각형이나 원형 띠철근으로 둘러싸인 경우 4개,
삼각형 띠철근으로 둘러싸인 경우 3개 [콘․설
6.4.2(3)]에 규정하는 나선철근으로 둘러싸인 경
우 6개로 한다.
(3) 나선철근비 ρs는 다음 값 이상으로 한다.
벽체
(1) 벽체의 전체 단면적에 대한 최소 수직철근
비는 다음 규정을 따라야 한다.
▪설계기준 항복강도 400MPa 이상으로서 D16
이하의 이형철근 : 0.0012
▪기타 이형철근 : 0.0015
▪16mm 이하의 용접철망 : 0.0012
(2) 벽체의 전체 단면적에 대한 최소 수평철근
비는 다음 각 항에 따라야 한다.
▪설계기준 항복강도 400MPa 이상으로서 D16
이하의 이형철근 : 0.002
▪기타 이형철근 : 0.0025
▪지름 16mm 이하의 용접철망 : 0.002
(3) 두께 250mm 이상의 벽체에 대해서는 다음
의 각항에 따라 수직 및 수평철근을 벽면에 평
행하게 양면으로 배치한다. 다만, 지하실 벽체
에는 이 규정을 적용하지 않는다.
▪벽체의 외측면 철근은 각 방향에 대하여 전
체 소요철근량의 1/2이상, 2/3 이하로 하며, 외
측면으로부터 50mm 이상, 벽두께의 1/3 이내
에 배치한다.
▪벽체의 내측면 철근은 각 방향에 대한 소요
철근량의 잔여분을 내측면으로부터 20mm 이
상, 벽두께의 1/3이내에 배치한다.
(4) 수직 및 수평철근의 간격은 벽두께의 3배이
하, 또한 450mm 이하로 한다.
(5) 수직철근이 집중 배치된 벽체부분의 수직철
근비가 0.01배 이상인 경우 [콘․설 5.5.2]의 규
정에 따른 횡방향 띠철근을 설치하며, 이외의
경우에는 횡방향 띠철근을 설치하지 않을 수
있다. 이 때 띠철근의 수직 간격은 벽체두께 이
하로 하며, 수직철근이 압축력을 받는 철근이
아닌 경우에는 횡방향 띠철근을 설치할 필요가
없다.
(6) 슬래브 개구부의 배근
벽체에 개구부를 설치할 필요가 있을 경우에
는 특별한 구조상세를 필요로 한다. 벽체의 강
도가 저하되지 않도록 개구부 주위에 보를 설
치하거나 보강철근을 배근하여 사인장 균열이
발생하지 않도록 한다. <그림 704.4>은 개구부
보강철근의 일반적인 배근도를 나타내고 있다.
그림과 같이 개구부 각 단부에 길이방향으로
보강철근을 배근하며 부착길이는 철근지름의
40배 이상이 되도록 한다. 또한 개구부의 각 모
서리에는 대각선으로 보강철근을 배근한다.
철근의 피복두께
5.2.1 현장치기 콘크리트
(1) 수중에서 치는 콘크리트 : 100mm
(2) 흙에 접하여 콘크리트를 친후 영구히 흙에
묻혀 있는 콘크리트 : 80mm
(3) 흙에 접하거나 옥외의 공기에 직접 노출되
는 콘크리트
▪D29 이상 철근 : 60mm
▪D25 이하 철근 : 50mm
▪D16 이하 철근, 지름 16mm이하 철선 : 40mm
(4) 옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크
리트
▪벽체, 장선
- D35 이상 철근 : 40mm
- D35 이하 철근 : 20mm
▪보, 기둥 : 40mm
콘크리트의 설계기준 강도가 40MPa 이상
인 경우 규정된 값에서 10mm 저감할 수 있다.
▪쉘, 절판부재 : 20mm
프리스트레스트 콘크리트
(1) 흙에 접하여 콘크리트를 친 후 영구히 흙에
묻혀 있는 콘크리트 : 80mm
(2) 흙에 접하거나 옥외의 공기에 직접 노출되
는 콘크리트
▪벽체, 슬래브, 장선구조 : 30mm
▪기타부재 : 40mm
(3) 옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크
리트
▪슬래브, 벽체, 장선 구조 : 20mm
▪보, 기둥 : 40mm
- 주철근 : 40mm
- 띠철근, 스터럽, 나선철근 : 30mm
▪쉘, 절판부재 : 20mm - D19 이상 철근 : d
b - D16 이하 철근, 지름 16mm 이하 철선 : 10mm
철근의 간격
(1) 동일 평면에서 평행한 철근 사이의 수평 순
간격은 25mm 이상, 또한 철근의 공칭지름 이
상으로 하며, 또한 [콘․설 2.2.1(2)④]의 규정도
만족하여야 한다.
(2) 상단과 하단에 2단 이상으로 배치된 경우
상하 철근은 동일 연직면 내에 배치되어야 하
고, 이때 상하 철근의 순간격은 25mm 이상으
로 한다.
(3) 나선철근과 띠철근 기둥에서 축방향 철근의
순간격은 40mm 이상, 또한 철근 공칭지름의
1.5배 이상으로 하며, [콘․설 2.2.1(2)④]의 규
정도 만족하여야 한다.
(4) 철근의 순간격에 대한 규정은 서로 접촉된
겹침이음 철근과 인접된 이음철근 또는 연속철
근 사이의 순간격에도 적용한다.
(5) 벽체 또는 슬래브에서 휨 주철근의 간격은
벽체나 슬래브 두께의 3배 이하로 하고, 또한
450mm 이하로 한다. 다만, 콘크리트 장선 구조
의 경우 이 규정이 적용되지 않는다.
철근의 이음
5.4.1 이음일반
(1) 철근은 설계도, 또는 시방서에서 요구하거나
허용한 경우 또는 책임기술자의 승인 하에서만,
이음을 할 수 있다.
(2) 겹침이음은 다음 규정에 따라야 한다.
(가) D35를 초과하는 철근은 겹침이음을 하지
않는다. 다만 [콘․설 8.6.3(2)와 12.4.2(4)]는 이
규정을 적용하지 않는다.
(나) 다발철근의 겹침이음은 다발내의 개개 철
근에 대한 겹침이음 길이를 기본으로 하여 결
정하며, 각 철근은 [콘․설 8.2.4]에 따라 겹침
이음 길이를 증가시켜야 한다. 그러나 한 다발
내에서 각 철근의 이음은 한 군데에서 중복하
지 않아야 한다. 또한 두 다발철근을 개개 철근
처럼 겹침이음 하지 않아야 한다.
(다) 서로 직접 접촉되지 않게 겹침이음된 철근
은 횡방향으로 소요 겹침이음 길이의 1/5 또는
150mm중 작은 값 이상 떨어지지 않아야 한다.
(3) 용접이음과 기계이음은 다음 규정에 따라야
한다.
(가) 용접이음은 철근의 설계기준 항복강도 f
의 125퍼센트 이상을 발휘할 수 있는 완전용접
이어야 한다.
(나) 기계적 이음은 철근의 설계기준 항복강도
fy의 125퍼센트 이상을 발휘할 수 있는 기계적
이음 이어야 한다.
(다) 상기 요구조건을 만족하지 않는 용접이음
이나 기계적 이음은 [콘․설 8.6.2(4)]를 만족하
여야 하며, D16 이하의 철근에만 허용된다.
인장 이형철근 및 이형철선의 이음
(1) 인장력을 받는 이형철근 및 이형철선의 겹
침이음 길이는 A급과 B급으로 분류하며 다음
값 이상으로 한다. 그러나 300mm 이상이어야
한다.
▪A급 이음 : 1.0 ld
▪B급 이음 : 1.3 ld
여기서, ld는 [콘․설 8.2.2]에 따라 계산된 인
장 이형철근의 정착길이. 이때, 8.2.2(4)의 보정
계수는 적용하지 않아야 한다.
(2) 겹침이음에서 A급 이음과 B급 이음은 다음
과 같이 분류한다.
▪A급 이음 : 배치된 철근량이 이음부 전체 구
간에서 해석결과 소요되는 소요철근량의 2배
이상이고 소요 겹침이음길이 내 겹침이음된 철
근량이 전체 철근량의 1/2이하인 경우
▪B급 이음 : 위에 해당되지 않는 경우
(3) 이음부에 배치된 철근량이 해석결과 요구되
는 소요철근량의 2배 미만인 경우에 용접이음
또는 기계적 이음은 [콘․설 8.6.1(3)① 또는
8.6.1(3)②]의 요구조건을 만족시켜야 한다.
(4) [콘․설 8.6.1(3)① 또는 8.6.1(3)②]를 만족
하지 않더라도 이음부에 배치된 철근량이 해석
결과 요구되는 소요철근량의 2배 이상이고 다
음과 같은 요구조건을 따르는 경우, D16 이하
의 철근에 대해서 용접이음 또는 기계적 이음
을 허용한다.
(가) 각 철근의 이음부는 서로 600mm 이상 엇
갈려야 하고, 이음부에서 계산된 인장응력의 2
배 이상을 발휘할 수 있도록 한다. 또한 배치된
전체 철근이 140MPa 이상의 응력을 발휘할 수
있어야 한다.
(나) 각 단면에서 발휘하는 인장력을 계산할 때
이어진 철근은 규정된 이음강도를 발휘하는 것
으로 보아야 하나 fy보다 크지 않아야 한다. 이
어지지 않은 연속철근의 인장응력은 설계기준
항복강도 fy를 발휘할 수 있도록 계산된 정착길
이 ld에 대한 짧게 배치된 정착길이와의 비에
f y를 곱하여 사용하나 fy보다 크지 않아야 한다.
(5) 인장연결재의 철근이음은 [콘․설 8.6.1(3)
① 또는 8.6.1(3)②]에 따라 완전용접이나 기계
적 이음으로 이루어져야 한다. 이 때 인접철근
의 이음은 750mm 이상 떨어져서 서로 엇갈려
야 한다.
압축 이형철근의 이음
(1) 압축철근의 겹침이음길이는 fy가 400MPa
이하인 경우는 0.072 fydb이상, fy가 400MPa을
초과할 경우는 (0.13 fy-24) db 이상이어야 하고,
어느 경우에나 300mm 이상이어야 한다. 이때
콘크리트의 설계기준 압축강도가 21MPa 미만
인 경우는 겹칩이음 길이를 1/3이상 증가시켜
야 한다.
(2) 서로 다른 크기의 철근을 압축부에서 겹침
이음하는 경우, 이음길이는 크기가 큰 철근의
정착길이와 크기가 작은 철근의 겹침이음길이
중 큰 값 이상이어야 한다. 이때 D41과 D51 철
근은 D35이하 철근과의 겹침이음은 허용할 수
있다.
(3) 압축부에서 사용하는 용접이음 또는 기계적
이음은 [콘․설 8.6.1(3)① 또는 8.6.1(3)②]의
요구조건을 만족하여야 한다.
(4) 철근이 압축력만을 받을 경우는 철근과 직
각으로 절단된 철근의 양끝을 적절한 장치에
의해 중심이 잘 맞도록 접촉시킴으로써 압축응
력을 직접 지압에 의해 전달할 수 있다. 이때
철근의 양 단부는 철근 축의 직각면에 1.5˚내의
오차를 갖는 평탄한 면이 되어야 하고 조립 후
지압면의 오차는 3˚ 이내이어야 한다.
(5) 단부 지압이음은 폐쇄띠철근, 폐쇄스터럽,
또는 나선철근을 배치한 압축부재에서만 사용
한다.
기둥철근 이음에 관한 특별규정
(1) 겹칩이음, 맞댐 용접이음, 기계적이음 또는
단부 지압이음은 다음 각항의 제한조건에 따라
사용한다. 이와 같은 철근의 이음은 기둥의 모
든 하중조합에 대한 요구조건을 만족하여야 한
다.
(2) 계수하중에 의해 철근이 압축응력을 받는
경우 겹침이음은 [콘․설 8.6.1(3)① 또는
8.6.1(3)②]에 따라야 하며, 해당되는 경우에는
다음 항에도 따라야 한다.
(a) 띠철근 압축부재의 경우 겹침이음길이 전체
에 걸쳐 띠철근이 0.0015 hs 이상의 유효단면적
을 갖는다면 겹침이음 길이 계수 0.83을 곱할
수 있다. 그러나 겹침이음 길이는 300mm 이상
이어야 한다. 여기서, 유효단면적은 부재의 치
수 h에 수직한 띠철근 가닥의 전체 단면적이다.
(b) 나선철근 압축부재의 경우 나선철근으로 둘
러싸인 축방향 철근의 겹침이음 길이에 계수
0.75를 곱할 수 있다. 그러나 겹침이음길이는
300mm 이상이어야 한다.
(3) 계수하중 하에서 철근이 0.5 fy이하의 인장응
력을 받고 어느 한 단면에서 전체 철근의 1/2
을 초과하는 철근이 겹침이음 되면 B급 이음으
로, 전체 철근의 1/2 이하가 겹침이음 되고, 그
겹침이음이 교대로 ld이상 서로 엇갈려 있으면
A급 이음으로 한다.
(4) 계수하중 하에서 철근이 0.5 fy 보다 큰 인장
응력을 받는 경우 겹침이음은 B급 이음으로 한
다.
(5) 기둥철근의 용접이음 또는 기계적 이음은
[콘․설 8.6.1(3)① 또는 8.6.1(3)②]의 요구조건
을 만족하여야 한다.
(6) [콘․설 8.6.3(4) 또는 8.6.3(5)]에 따른 단부
지압이음은 이음이 서로 엇갈려 있거나 이음위
치에서 추가철근이 배치된 경우, 압축을 받는
기둥철근에 적용할 수 있다. 기둥 각 면에 배치
된 연속철근은 그 면에 배치된 수직철근량에
설계기준 항복강도 fy의 25퍼센트를 곱한 값 이
상의 인장강도를 가져야 한다.
철근의 정착
5.5.1 휨철근 정착 일반
(1) 휨부재에서 최대응력점과 경간내에서 인장
철근이 끝나거나 굽혀진 위험단면에서 철근의
정착에 대한 안전을 검토한다. 이때 [콘․설
8.5.2(3) 및 8.5.2(4)]의 규정도 만족하여야 한다.
(2) 휨철근은 휨모멘트를 저항하는 데 더 이상
철근을 요구하지 않는 점에서 부재의 유효깊이
d 또는 12 db 중 큰 값 이상으로 더 연장한다.
다만 단순경간의 받침부와 캔틸레버의 자유단
에서 이 규정은 적용되지 않는다.
(3) 연속철근은 구부러지거나 절단된 인장철근
이 휨을 저항하는데 더 이상 필요하지 않은 점
에서 정착길이 ld이상의 묻힘길이를 확보한다.
(4) 인장철근은 구부려서 복부를 지나 정착하거
나 부재의 반대 측에 있는 철근쪽으로 연속하
여 정착시킨다.
(5) 철근응력이 직접적으로 휨모멘트에 비례하
지 않는 휨부재의 인장철근은 적절한 정착을 마련한다. 이와 같은 부재는 경사형, 계단형, 또
는 변단면 기초판, 또는 인장철근이 압축면에
평행하지 않는 부재들이다.
(6) 휨철근은 다음 조건 중 하나를 만족하지 않
는 한 인장구역에서 전달할 수 없으며, 원칙적
으로 전체 철근량의 50퍼센트를 초과하여 한
단면에서 절단하지 않아야 한다.
(가) 절단점에서 Vu가 2/3 ΦVn을 초과하지 않는
경우
(나) 절단점에서 3/4 d 이상의 구간까지 절단된
철근 또는 철선을 따라 전단과 비틀림에 대해
필요한 양을 초과하는 스터럽이 배치되어 있는
경우. 이때 초과되는 스터럽의 단면적( Av)은
0.42 bws/fy 이상이어야 하고 간격( s)은 d/(8βb)이
내이어야 한다.
(다) D35 이하의 철근이며, 연속철근이 절단점
에서 휨모멘트에 필요한 철근량의 2배 이상 배
치되어 있고 Vu가 3/4 ΦVn을 초과하지 않는 경
우.
정모멘트 철근의 정착
(1) 단순부재에서 정모멘트 철근의 1/3이상, 연
속부재에서 정모멘트 철근의 1/4이상을 부재의
같은 면을 따라 받침부까지 연장한다. 보의 경
우는 이러한 철근을 받침부 내로 150mm 이상
연장한다.
(2) 휨부재가 횡하중을 지지하는 주 구조물의
일부인 경우, (1)에 따라 받침부 내로 연장되어
야 할 정모멘트 철근은 받침부의 전면에서 설
계기준 항복강도( fy)를 발휘할 수 있도록 정착
한다.
(3) 단순받침부와 변곡점의 정모멘트 철근은
[콘․설 8.2.2]에 따라 fy에 대하여 계산된 정착
길이 ld가 식 다음 식을 만족하도록 철근지름을
제한한다.
Mn
Vu +l a
ld≤
여기서, Mn/Vu의 값은 철근의 끝부분이 압축
반력으로 눌려서 구속을 받는 경우 30퍼센트
증가 시킬 수 있다.
(4) 단순받침부의 중심선을 지나 절단되는 철근
에서 표준갈고리 또는 적어도 표준갈고리에 등
가되는 기계적 정착에 의해 정착되는 경우 위
식을 만족하지 않아도 된다.
부모멘트 철근의 정착
(1) 연속되거나 구속된 부재, 캔틸레버 부재 또
는 강결된 골조의 어느 부재에서나 부모멘트
철근은 묻힘길이, 갈고리 또는 기계적 정착에
의하여 받침부내에 정착되거나 받침부를 지나
서 정착한다.
(2) 부모멘트 철근은 [콘․설 8.2.1과 8.5.1(2)]에
의한 소요 묻힘길이를 경간 내에 확보한다.
(3) 받침부에서 부모멘트에 대해 배치된 전체
인장철근량의 1/3 이상은 변곡점을 지나 부재
의 유효깊이 d, 12 db, 또는 순경간의 1/16 중 제
일 큰 값 이상의 묻힘길이를 확보한다.
(4) 깊은 보의 내부 받침부에서 부모멘트 철근
은 인접경간의 부모멘트 철근과 연속되도록 설
계한다.
복부 철근의 정착
(1) 복부철근은 피복두께 요구조건과 다른 철근
과의 간격이 허용하는 한 부재의 압축면과 인
장면 가까이까지 연장한다.
(2) 단일 U형 또는 다중 U형 스터럽의 단부는
다음중 한 가지 방법으로 정착한다.
(가) D16 이하 철근 또는 지름 16mm 이하 철
선으로 종방향 철근을 둘러싸는 표준갈고리 로
정착한다.
(나) fy가 300MPa 이상인 D19, D22 및 D25 스
터럽은 종방향 철근을 둘러싸는 표준갈고리 외
에 추가로 부재의 중간 깊이에서 갈고리 단부
의 바깥까지 0.17 dbfy/ fck이상의 묻힘길이를 확
보하여 정착한다.
(3) 단일 U형 스터럽 양 정착단 사이의 연속구
간 내의 굽혀진 부분은 종방향 철근을 둘러싸
야 한다.
(4) 전단철근으로 사용하기 위해 굽혀진 종방향
주철근이 인장구역으로 연장되는 경우에 종방
향 주철근과 연속되어야 한다. 압축구역으로 연
장되는 경우는 [콘․설식 (7.4.5)]을 만족시키는
응력 fyt를 사용하여 부재의 중간깊이 d/2를
지나서 [콘․설 8.2.2]의 규정에 따라 계산된 정
착길이 만큼을 확보한다.
(5) 폐쇄형으로 배치된 한 쌍의 U형 스터럽 또
는 띠철근은 겹침이음길이가 1.3 ld 이상일 때
적절하게 이어진 것으로 볼수 있다. 깊이가
450mm 이상인 부재에서 스터럽의 가닥들이 부
재의 전 깊이까지 연장된다면 폐쇄스터럽의 이
음이 적절한 것으로 볼 수 있다. 이때 한 가닥의 이음부에서 발휘할 수 있는 인장력, Abfyt는 40kN 이하이어야 한다.
철근 가공
5.6.1 표준갈고리
(1) 표준갈고리는 다음과 같이 180˚ 표준갈고리
와 90˚ 표준갈고리로 분류되며, 각 표준갈고리
는 다음 규정을 만족하여야 한다.
(가) 180˚ 표준갈고리는 구부린 반원 끝에서 4 db
이상, 또한 60mm 이상 더 연장한다.
(나) 90˚ 표준갈고리는 구부린 끝에서 12 db 이상
더 연장한다.
(2) 스터럽과 띠철근의 표준갈고리는 90˚ 표준
갈고리와 135˚ 표준갈고리로 분류되며, 다음과
같이 제작한다.
(가) 90˚ 표준갈고리
▪D16 이하의 철근은 구부린 끝에서 6 db 이상
더 연장한다.
▪D19, D22 및 D25 철근은 구부린 끝에서 12 db
이상 더 연장한다.
(나)135˚ 표준갈고리
▪D25 이하의 구부린 끝에서 6 db 이상 더 연장
한다.
구부림의 최소 내면 반지름
(1) 180˚ 표준갈고리와 90˚ 표준갈고리의 구부림
최소 내면 반지름은 다음 <표 704.15>의 값 이
상으로 한다.
(2) 스터럽과 띠철근용 표준갈고리의 내면 반지
름은 다음 규정을 따라야 한다.
(가) D16 이하의 철근을 스터럽과 띠철근으로
사용할 때, 표준갈고리의 구부림 내면 반지름은
2 db이상으로 한다.
(나) D19 이상의 철근을 스터럽과 띠철근으로
사용할 때, 표준갈고리 구부림 내면 반지름은
<표 704.15>에 따라야 한다.
(3) 스터럽 또는 띠철근으로 사용되는 용접철망
(원형 또는 이형)에 대한 표준갈고리의 구부림
내면 반지름은 지름이 7mm 이상인 이형철선은
2 db, 그 밖의 철선은 db 이상으로 한다. 또한, 4
db 보다 작은 내면 반지름으로 구부리는 경우에
는 가장 가까이 위치한 용접 교차점부터 4 db 이
상 떨어져서 철망을 구부려야 한다.
(4) 표준갈고리 외의 모든 철근의 구부림 내면
반지름은 <표 704.15>의 값 이상이어야 한다.
다만, 구부린 철근을 큰 응력을 받는 곳에 배치
하는 경우 내부의 콘크리트가 파쇄되는 것을
방지하기 위해서 구부림 내면 반지름을 더 크
게 한다.
철근 구부리기
(1) 책임기술자가 승인한 경우를 제외하고 모든
철근은 상온에서 구부려야 한다.
(2) 콘크리트 속에 일부가 묻혀 있는 철근은 현
장에서 구부리지 않도록 한다. 다만, 설계도면
에 도시되어 있거나 책임기술자가 승인한 경우
에는 철근을 구부릴 수 있다.
5.7 부재의 횡철근
5.7.1 휨부재의 횡철근
(1) 보의 압축철근은 띠철근이나 스터럽 또는
등가의 단면적을 갖는 용접철망으로 둘러싸여
져야 한다. 이때 띠철근이나 스터럽의 크기와
간격은 [콘․설 5.5.2(3)]의 규정을 만족하여야
한다. 또한, 이러한 띠철근이나 스터럽은 압축
철근이 배치되는 전 구간에 배치한다.
(2) 받침부에서 응력의 반전 또는 비틀림을 받
는 휨 골조부재의 횡철근은 휨보강철근 주위까
지 연장시킨 폐쇄띠철근, 폐쇄스터럽 또는 나선
철근으로 한다.
(3) 폐쇄띠철근 또는 폐쇄스터럽은 종방향 철근
주위를 한 가닥의 스터럽 또는 띠철근으로 한
바퀴 돌려서 종방향 철근 위치에서 교차시키면
서 표준갈고리로 중첩시켜 만들거나 한 가닥
또는 두 가닥의 철근을 B급 이음으로 겹침이음
한 형태로 만들거나 또는 [콘․설 8.5.4]에 따라
정착시켜 만들어야 한다.
압축부재의 횡철근
(1) 압축부재에서 각 부재별 횡철근은 다음 규
정을 따라야 한다.
(가) 압축부재에 대한 횡철근은 다음의 (2)항의
규정을 따라야 하며, 전단이나 비틀림 보강철근
이 요구되는 경우에는 콘크리트 구조설계기준제7장의 규정에도 따라야 한다.
(나) 횡철근에 대한 [콘․설 5.5.2, 9.7 및 17.4]
의 규정은 실험과 구조해석에 의해 압축부재가
횡철근이 없어도 충분한 강도를 확인한 경우에
는 적용하지 않을 수 있다.
(2) 압축부재에 사용되는 띠철근은 다음 규정을
따라야 한다.
(가) D32 이하의 종방향 철근은 D10 이상의 띠
철근으로, D35 이상의 종방향 철근과 다발철근
은 D13이상의 띠철근으로 둘러싸야 하며, 띠철
근 대신 등가단면적의 이형철선 또는 용접철망
을 사용할 수 있다.
(나) 띠철근의 수직간격은 축방향 철근지름의
16배 이하, 띠철근이나 철선지름의 48배 이하,
또한 기둥단면의 최소 치수 이하로 한다.
(다) 모든 모서리 축방향 철근과 하나 건너 위
치하고 있는 축방향 철근은 135° 이하로 구부린
띠철근의 모서리에 의해 횡지지 되어야 한다.
다만, 띠철근을 따라 횡지지된 인접한 축방향
철근의 순간격이 150mm 이상 떨어진 경우에는
추가 띠철근을 배치하여 축방향 철근을 횡지지
한다. 또한 축방향 철근이 원형으로 배치된 경
우에는 원형 띠철근을 사용할 수 있다.
(라) 확대기초판 또는 슬래브의 상면에 배근되
는 첫 번째 띠철근 간격은 다른 띠철근 간격의
1/2 이하로 하고, 슬래브나 지판에 배근된 최하
단 수평철근 아래에 배근되는 첫번째 띠철근도
다른 띠철근 간격의 1/2 이하로 한다.
(마) 보 또는 브래킷이 기둥의 4면에 연결되어
있는 경우에는 가장 낮은 또는 브래킷의 최하
단 수평철근 아래에서 75mm 이내에서 띠철근
을 끝낼 수 있다.
5.8 라멘 접합부 설계
5.8.1 설계일반
(1) 라멘부재의 접합부는 단면력에 의한 응력의
방향이 급변하여 응력의 전달기구가 복잡하기
때문에 접합되는 부재 서로가 단면력을 확실하
게 전달시킬 수 있도록 한다.
(2) 응력을 검토할 때 헌치의 유효부분은 접합
되는 부재에 설치된 헌치 높이의 1/3을 해당부
재의 유효부분으로 간주할 수 있다.
(3) 기둥의 단면이 원형인 경우, 보 또는 슬래브
의 응력을 검토할 단면은 기둥 전면에서 기둥
지름의 0.1배 안으로 들어온 위치로 볼 수 있
다.
(4) 접합부의 설계는 다음의 방법을 적용하며,
설계방법에 상관없이 [콘․설 15.2.3(1), 15.3(2)
와 (3)]의 규정에 적합하도록 설계한다.
▪스트럿-타이 모델에 의한 해석
▪유한요소해석
▪허용응력에 의한 근사해법 ([콘․설]부록 Ⅶ
참조)
(5) 스트럿-타이 모델에 의한 접합부 설계
(가) 부모멘트가 최외측 접합부에 작용하는 경
우에 대각선 방향의 단면에 유발되는 계수인장
력 ft가 fck/3를 넘을 경우는 보강철근을 배치
한다.
(나) 접합부에 정모멘트가 작용하면, 접합부 대각선 방향과 대각선의 직각방향 단면에 인장응
력이 작용하므로 경사방향으로 철근을 배치하
여 보강한다.
(6) 유한요소해석에 의한 접합부 설계
유한요소 해석에 의해 접합부의 응력을 검토
하는 경우에는 응력 집중부의 영향을 합리적으
로 반영할 수 있는 해석모델을 사용한다.
5.8.2 구조 상세
(1) 라멘 접합부 모서리의 단면이 증가되는 곳
에서 큰 휨모멘트 및 전단력을 받을 수 있도록
하고, 접합부 모서리 내에서 응력전달이 원활하
도록 헌치를 두는 것을 원칙으로 한다. 그러나
헌치를 둘 수 없는 경우 모따기를 크게 하여
이것을 설계도에 기입한다.
(2) 라멘 접합부의 주철근은 서로의 배치관계를
고려하여 단면력이 확실하게 전단되도록 배치
한다.
(3) 구조물의 최외측 접합부는 접합부에서 결합
하는 부재의 주철근 양의 1/2 이상을 외측에
연하여 배치한다.
(4) 중간접합부에서 기둥의 주철근은 원칙적으
로 모서리에서 보 및 슬래브 부재깊이의 1/2,
또는 기둥의 유효깊이의 1/2 중 작은 값 만큼
지나서 이 점부터 정착길이 이상으로 연장한다.
(5) 접합부 모서리 측면은 시공 중에 동바리의
변형이나 기둥이 연직방향 반력의 영향에 의한
연직방향으로 발생하는 균열을 방지하기 위하
여 수평방향 철근을 추가 배치한다.
(6) 헌치는 경사면에 연하여 보강철근을 추가로
배치한다. 헌치는 계산상 필요로 하지 않는 경
우에도 보강철근을 배치한다.
(7) 라멘의 접합부 모서리 부분은 콘크리트의
시공이음을 고려하여 철근을 배치한다.
(8) 부재 접합부 및 그 부근에서는 주철근의 이
음을 두지 않아야 한다.
기둥의 구조 세목
콘크리트는 인장응력에 비해 상당한 큰 압축
응력을 받을 수 있는 재료특성을 가지고 있다.
콘크리트의 경제성을 고려해보면 콘크리트가
압축하중의 대부분을 전달하도록 설계하는 것
이 이상적일 것이다. 그러나, 다음과 같은 이유
때문에 철근으로 보강된 기둥이 사용된다.
대부분의 기둥부재들은 축력과 함께 휨을 받
는다. 이 경우 축방향 철근은 다양한 형식의 휨에 대해 효과적으로 저항할 수 있다.
철근은 콘크리트에 비해 커다란 압축력을 전
달할 수 있으므로, 철근으로 보강함으로 인해
기둥의 단면적을 줄일 수 있다.
기둥에는 길이 방향의 주철근과 함께 횡방향
의 보강철근들이 사용된다. 이들 횡철근은 다음
과 같은 두 가지의 중요한 역할을 한다.
(1) 시공시 주철근을 정위치에 고정시켜 준다.
(2) 예기치 않은 이유로 피복이 파열될 경우에
는 압축하중을 받는 철근의 좌굴을 방지한다.
압축부재의 설계단면 및 철근제한
[콘․설 제6장 6.4 및 6.5]를 준용한다.
5.9.2 최소철근량
(1) 축방향 철근
0.01Ag< Ast < 0.08Ag
여기서,
A st : 기둥의 축방향 철근의 단 면적(mm2)
A g : 기둥의 전단면적(mm2)
(2) 횡방향 철근(내진설계시)
▪원형기둥의 나선철근비 Ps는 다음 값들 중
큰 값을 취한다.
Ps= 0.45[ Ag/Ac -1] fck/f y
또는, Ps = 0.12 fck/f y
여기서, f y는 나선철근의 설계기준 항복강도
이고 400MPa이하로 한다.
▪사각형 기둥에서 횡방향 철근의 총 단면적
A sh는 다음 값들 중 큰 값을 취한다.
Ash= 0.30 ahc fck/fy[Ag/Ac-1]
또는, Ash= 0.12 ahc fck/fy
여기서,
a : 띠철근의 수직간격 최대 150mm
A c : 기둥 심부의 면적(mm2)
A g : 기둥의 전단면적(mm2)
A sh : 수직간격이 a이고, 심부의 단면치수가
hc인 단면을 가로지르는 보강철근(cross
ties)을 포함하는 횡방향철근의 총단면적
(mm2) 직각형 기둥은 두 주축 모두에 대
하여 별도로 계산한다.
f ck : 콘크리트의 설계기준강도(MPa)
f y : 띠철근 또는 나선철근의 항복강도(MPa)
h c : 띠철근 기둥의 고려하는 방향으로의 심부
의 단면치수(mm)
P s : 콘크리트 심부 전체의 부피에 대한 나선
철근의 부피의 비
(나선철근의 끝에서 끝까지)
▪횡방향 철근은 하나 또는 중복된 띠로 구성
할 수 있으며 띠철근과 같은 크기의 보강철근
을 사용할 수 있다.
▪띠철근은 135°갈고리로 축방향 철근에 배치한
다. 이때 갈고리는 지름의 6배와 80mm중 큰
값 이상의 연장길이를 가져야 한다.
기둥 및 접합부 철근의 특별배치 상세
(1) 옵셋 굽힘철근
기둥연결부에서 단면 치수가 변하는 경우
다음의 규정에 따라 옵셋 굽힘철근을 배근한
다.
(가) 옵셋 굽힘철근의 굽힘부에서 경사는 1/6
을 초과하지 않아야 한다.
(나) 옵셋 굽힘철근의 굽힘부를 벗어난 상 하
부 철근은 기둥축에 평행하여야 한다.
(다) 옵셋 굽힘철근의 굽힘부에는 띠철근, 나
선철근 또는 바닥구조에 의해 수평지지가
이루어져야 한다. 이 때 수평지지는 옵셋 굽
힘철근의 굽힘부에서 계산된 수평분력의
1.5배를 지지할 수 있도록 설계한다.
수평지지로 띠철근이나 나선철근을 사용하
는 경우는 이들 철근을 굽힘점으로부터 15cm
이내에 배치한다.
(라) 옵셋 굽힘 철근은 거푸집 내에 배치하기
전에 굽혀 두어야 한다.
(마) 기둥 연결부에서 상 하부의 기둥면이
7.5cm 이상 차이가 나는 경우는 종방향 철근
을 구부려서 옵셋 굽힘철근으로 사용하지 않
아야 한다. 이러한 경우에 별도의 연결철근을
종방향 철근과 겹침이음하여 사용한다. 이때
겹침이음은 [콘․설 제8장 8.8항] 규정에 따라
야 한다.
(2) 접합부
보, 기둥과 같은 주골재부재의 접합부에는 철
근의 연속성을 위한 이음과 접합부 내에 절단
되는 철근의 정착을 위한 둘레보강이 마련되어
야 한다. 둘레보강이란 외부 콘크리트 또는 내
부 폐쇄 띠철근, 나선철근, 또는 스터럽으로 구
성된다.
압축부재의 횡철근(나선철근)
(1) 나선철근은 균등한 간격을 갖는 연속된 철
근이나 철선으로 이루어지며, 설계된 치수로 부
터 벗어남이 없이 제작, 설치할 수 있도록 그
크기가 확보되어야 한다.
(2) 나선철근비 ρs 는 [콘․설 6.4.2(3)항] 규정
에 따라야 한다.
(3) 현장치기 콘크리트 공사에서 나선철근 지름
은 10mm 이상으로 한다.
(4) 나선철근의 순간격은 25mm 이상, 75mm
이하이어야 한다.
(5) 나선철근의 정착은 나선철근의 끝에서 추가
로 1.5회전만큼 더 확보한다.
(6) 나선철근의 이음은 이형철근 또는 철선인
경우 지름의 48배 이상, 원형철근 또는 철선인 경우 지름의 72배 이상이고, 또 300mm 이상의
겹침이음으로 하거나, 또는 [콘․설 8.6.1(3)]을
만족하는 기계적 이음이나 용접이음으로 한다.
(7) 나선철근은 확대기초판 또는 기초슬래브의
윗면에서 그 위에 지지된 부재의 최하단 수평
철근까지 연장한다.
(8) 보 또는 브래킷이 기둥의 모든 면에 연결되
어 있지 않을 때에는 나선철근의 끝나는 점부
터 슬래브 또는 저판 밑면까지 추가 띠철근을
배치한다.
(9) 기둥머리가 있는 기둥에서 기둥머리의 지름
이나 폭이 기둥 지름의 2배가 되는 곳까지 나
선철근을 연장한다.
(10) 나선철근은 수직간격재에 의해 제 위치에
단단하고 곧게 조립한다.
수축․온도 철근
5.10.1 1방향 철근콘크리트 슬래브
(1) 수축·온도철근으로 배치되는 이형철근은 다
음의 철근비 이상으로 하나, 어떤 경우에도
0.0014이상이어야 한다. 여기서, 수축·온도철근
비는 콘크리트 전체 단면적에 대한 수축·온도철
근 단면적의 비로 한다.
▪ 설계기준항복강도가 400MPa 이하인 이형철
근을 사용한 슬래브 : 0.0020
▪ 0.0035의 항복변형률에서 측정한 철근의 설
계기준항복강도가 400MPa을 초과한 슬래브 :
0.0020 * 400/fy
(2) 단, [콘․설 5.7.2(1)]에서 요구되는 수축·온
도철근비에 전체 콘크리트 단면적을 곱하여 계
산한 수축·온도철근 단면적을 단위m당 1,800mm2
보다 크게 취할 필요는 없다.
(3) 수축·온도철근의 간격은 슬래브 두께의 5배
이하, 또한 450mm 이하로 한다.
(4) 수축·온도철근은 설계기준항복강도 f y를 발
휘할 수 있도록 장착되어야 한다.
5.10.2 1방향 프리스트레스트콘크리트
슬래브
(1) 수축·온도 보강용으로 긴장재를 배치하는
경우 [콘․설 5.7.3(2)와 (3)]의 규정을 따라야
한다.
(2) 유효 프리스트레스에 의해 콘크리트 전체
단면적에 생기는 평균 압축응력이 0.7MPa 이상
이 되도록 긴장재를 배치하며, 긴장재 간격은
1.8m를 넘지 않아야 한다.
(3) 긴장재 간격이 1.3m를 초과하는 경우 [콘․
설 5.7.2]의 규정에 따라 수축·온도철근을 추가
로 배치한다. 이 때 추가 보강철근은 긴장재 사
이에 배치하되 슬래브 단부로부터 슬래브 내측
으로 긴장재 간격과 같은 길이만큼 연장 배치
한다.
5.11 종방향 설계
(1) 구조물 종방향 검토시에 종방향 강성(EI)을
무한대로 보고 지지조건을 탄성받침으로 한다.
(2) 적정 간격으로 신축이음을 줄 경우에는 종
방향의 검토는 하지 않아도 되나, 특별히 기초지반이 좋지 않을 때는 종방향의 검토를 하는
것이 바람직하다.
(3) 신축이음 간격은 본 편람 704.8.7에 따른다.
(4) 신축이음의 방향은 원칙적으로 측벽에 직각
으로 하나 토피가 작은 경우에는 중앙분리대의
방향 또는 차선표시 방향으로 하는 것이 바람
직하다.
(5) 지하 개착식 박스구조물은 일반적으로 신축
이음이 없는 연속한 구조물로 기준하고 연약지
반으로 인한 부등침하나 지진의 영향이 크다고
생각되는 경우는 신축이음을 설치할 경우가 있
다.
(6) 특히 지하본체구조물과 환기구, 출입구 등
부대시설의 접합부는 상이한 설계조건 및 외부
온도 변화의 영향 등에 의해 발생할 수 있는
구조적으로 다른 거동과 힘을 흡수 또는 통과
시킬 수 있도록 설계해야 하며 접합부에는 신
축이음을 둘 수 있다.
(7) 시공이음의 구조에서는 철근을 연결하고 단
면내에 홈을 두는 등 전단키를 설치하여 힘의
전달이 확실하게 되도록 하며, 물의 침투가 되
지 않도록 사용하는 재료의 재질, 규격, 설치방
법 등을 검토하여 설계한다.
내진설계
6.1 내진설계 기본개념
내진설계 관련기준은 [콘크리트구조설계기준,
건설교통부, 2007], [도로교설계기준해설, 대한토
목학회․교량설계핵심기술연구단, 2008] 및 [지
하공동구내진설계기준, 건설교통부, 2004] 등이
있으며 내진설계성능(붕괴방지수준, 기능수행수
준), 설계응답스펙트럼 등 세부기준이 약간의
차이가 있다.
본 편람은 [내진설계성능기준 작성준칙, 건설
교통부, 1998]에 근거하여 다음 기본개념에 기초
를 두고 있으며, 세부 설계지침은 [지하공동구내
진설계 기준, 건설교통부, 2004]에 준하는바, 설
계자의 이해를 돕기 위해 붕괴방지수준 및 기능
수행수준을 모두 수록 하였으나, 구조물의 중요
도, 주변현황 및 발주처의 협의 결과에 따라 적
정한 내진설계성능수준을 적용할 수 있다.
▪지진시 구조물의 기능이 마비됨으로 인한 사
회적 간접피해 및 재산피해를 최소화한다.
▪지진시 구조물의 부분적인 피해는 허용하나
내부시설물의 피해는 방지한다.
▪지진시 가능한 지하공동구의 기본 기능은 발
휘할 수 있게 한다.
▪인명피해를 최소화 한다.
설계일반사항
6.2.1 내진등급
지하차도의 내진등급은 구조물의 중요도, 인
명피해 여부 및 피해규모 정도를 기준으로 하
여 규정한다.
내진성능목표
내진성능목표는 부분적인 피해를 허용하는
기능수행수준과 내부시설물이 그 기능을 상실
하더라도 신속하고 경제적인 보수가 가능하도
록 허용하는 붕괴방지수준의 두 가지 성능수준
을 확보하도록 한다.
설계거동한계
지하차도가 보유해야하는 내진성능은 피해를
입은 지역의 사회적 경제적 영향 등을 종합적
으로 감안하여 결정하며, 성능수준에 따른 지하
차도 설계거동의 한계는 <표 704.17>와 같고
지반운동수준은 <표 704.18>과 같다.
내진설계 순서
지하차도의 내진설계는 다음과 같은 주요 절
차를 따른다.
▪건설지점의 선정
▪구조물의 중요도에 따른 등급결정
▪건설지점의 지반조사
▪구조형식 및 단면가정
▪지진응답해석법의 결정
▪설계하중의 산정
▪구조해석 및 단면설계
▪안정성 검토
본 편람의 내진설계절차에서는 지반의 액상
화를 허용하지 않으며 콘크리트 구조물은 강도
설계법에 따라 설계하는 것을 원칙으로 한다.
지반의 액상화 평가에 관한 상세절차는 기타
세부 설계기준에 준하여 검토하여 액상화가 발
생 가능한 경우에는 액상화 방지대책을 통해
액상화 가능성을 차단하고 내진설계를 실시한
다. 이상의 내진설계절차를 수행 순서에 따라
간략히 나타내면 <그림 704.9>와 같다.
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