개념 한 쪽
철근은 콘크리트 속에 충분히 묻혀야 힘을 제대로 전달한다. 묻힌 길이가 짧으면 철근이 미끄러져 항복하기 전에 힘을 잃는다. 철근 굵기와 강도, 콘크리트 강도로 정착에 필요한 길이를 계산한다.
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출제기준 단원 「철근의 이음 및 정착」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정착길이 계산 | 2 | 조건을 넣어 압축 이형철근 정착길이 구하기 |
가장 자주 묻는 것은 정착길이 계산입니다.
기본정착길이는 철근이 콘크리트에 붙잡혀 힘을 전달할 수 있는 최소 길이다. 압축 이형철근의 기본정착길이는 철근 지름과 항복강도에 비례하고, 콘크리트 압축강도의 제곱근에 반비례한다. 경량콘크리트를 쓰면 경량콘크리트계수로 나누어 길이를 늘린다.
계산의 예를 보자. D22 철근, 콘크리트 압축강도 24MPa, 철근 항복강도 400MPa, 경량콘크리트계수 1이면 기본정착길이는 약 450mm가 된다. 철근 지름이 커지거나 항복강도가 높아지면 정착길이는 길어지고, 콘크리트가 강해지면 짧아진다.
정착은 철근이 힘을 받는 모든 자리에서 필요하다. 철근이 겹쳐 이어지는 구간에서도 힘은 콘크리트와 철근 사이의 부착으로 전달된다. 피복두께와 철근 간격이 확보되어야 부착이 제대로 작동하며, 그렇지 않으면 필요한 정착길이를 늘려야 한다.
정착 문제는 공식의 분자와 분모를 뒤집는다. 철근 지름과 항복강도를 분모에, 콘크리트 강도를 분자에 넣으면 틀리다. 콘크리트가 강할수록 정착길이가 길어진다고 하거나, 철근이 가늘수록 정착길이가 길어진다고 하는 선지도 함정이다. 경량콘크리트계수를 곱해 길이를 줄이는 계산도 어긋난다.
강도설계법에서 압축 이형철근 D22의 기본정착길이는? (단, D22 철근의 단면적은 287mm², 콘크리트의 압축강도는 24MPa, 철근의 항복강도는 400MPa, 경량콘크리트계수는 1)
정답 ② · 강도설계법에서 D22 이형철근의 기본정착길이 ldb는 식 ldb = 0.24 × (db × fy) / (λ × √fck) 또는 단면적 비례 공식에 의해 산출합니다. 대략적으로 db=22mm, fy=400MPa, fck=24MPa를 적용하여 계산하면 약 450mm가 산출됩니다.
기본정착길이 ldb는 0.24×db×fy/(λ√fck) 공식으로 계산되며, 주어진 조건 대입 시 약 450mm가 된다.
강도설계법에서 압축 이형철근 D22의 기본정착 길이는? (단, fck＝24MPa, fy＝400MPa, 경량콘크리트계수 λ=1)
정답 ② · 콘크리트 구조설계 강도설계법에서 인장 철근의 기본 정착길이(ℓd)는 ℓd = (fy / (1.1 √fck)) * (α/λ) * db 공식을 사용하여 계산하거나 표준값을 참조합니다. 여기서 fy는 항복강도 400MPa, fck는 콘크리트 압축강도 24MPa, λ는 경량콘크리트 계수 1, db는 철근 지름(D22의 경우 약 22mm 또는 25.4mm), α는 정착이형철근 계수(약 1.0~1.3)입니다.
압축 이형철근 기본정착길이는 철근 지름의 약 20배 수준으로, D22의 경우 약 450mm가 표준값이다.
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