철근 콘크리트 기본 개념(구성요소, 특성, 강도, 탄성계수, 크리프, 건조수축, 철근) 기본 핵심 이론

본문내용

클수록 크리프가 크게 일어난다.
(2) 단위 시멘트량 : 많을 수록 크리프가 증가
(3) 온도: 높을 수록 크리프 증가
(4) 응력: 클수록 크리프 증가
(5) 상대습도: 높을수록 크리프 작게 발생
(6) 콘크리트의 강도, 재령: 클수록 크리프 작게 발생
(7) 하중 지속 시간: 처음 28일 동안에 전체 크리프량의 약 50%, 4개월내에 약 80%, 2년 이내에 약 90%, 2~5년 후엔 크리프 발생이 거의 완료됨
(8) 철근: 많은 철근량이 효과적으로 배근되면 크리프 작게 발생
(9) 체적: 체적이 클수록 크리프 감소
(10) 양생: 고온 증기 양생하면 크리프 작게 발생
4.4 콘크리트의 건조수축
(1) 단위 수량과 단위 시멘트량: 많으면 건조수축은 크게 일어난다.
(2) 건조수축의 진행속도: 초기에는 크고 시간이 경과함에 따라 감소한다.
(3) 보통 콘크리트의 최종 수축량: 0.0002~0.0007의 범위에 있다.
(4) 부정정 구조물의 설계 계산에 다음 표의 건조수축 변형률 값을 쓰도록 되어 있다.
[표] 콘크리트의 건조수축 변형률
구조물의 종류
건조수축 변형률
라멘
0.00015
아치
철근량 0.5%이상
0.00015
철근량 0.1% ~ 0.5%
0.00020
위 표의 값은 실제의 건조수축보다 작은 값인데, 그 이유는 실제 철근 콘크리트 구조물에서는 콘크리트의 크리프 영향과 철근의 존재 때문에 건조수축의 영향이 감소하기 때문이다.
(5) 수중양생: 수중양생을 하게 되면 수화작용이 촉진되어 건조 수축이 거의 없다.
(6) 건조상태: 콘크리트의 건조 초기에는 콘크리트 표면에는 인장 응력이 일어나고, 내부에는 압축응력이 일어난다. 건조가 계속되어 철근 둘레 까지 이르게 되면 철근이 콘크리트의 건조수축을 저지한다.
따라서 철근은 압축응력을 받게 되며, 철근 둘레의 콘크리트는 인장응력을 받게 된다.
(7) 철근의 영향: 철근을 많이 사용한 콘크리트는 철근에 의해 수축이 억제되므로 건조수축이 작아진다.
(8) 변형의 구속: 부재의 변형이 구속된 라멘, 아치, 부정정 구조물 등은 큰 수축 응력이 일어난다.
[그림] 콘크리트의 크리프와 건조수축
5. 철근
5.1 철근의 종류
(1) 구분: 일반적으로 철근은 표면의 요철 유무에 따라 이형 봉강과 원형 봉강으로 구분된다.
(2) 이형봉강: 콘크리트와 철근과의 부착을 높이기 위해서 철근 표면에 돌기를 붙인 것으로서 높은 인장력에 의해 콘크리트에 생기는 균열폭을 작게 하고 상호의 간격을 좁히는 데 효과가 있다.
(3) 이형 봉강의 공칭 지름, 공칭 단면적, 공칭 둘레: 원형 봉강과 단위 무게를 같이 했을 때 지름, 단면적, 둘레로 환산한 값을 말하며, 이들 값이 설계에 쓰인다. 이 때 강의 비중은 7.85로 본다.
[그림] 이형 봉강의 예
5.2 철근의 분류
구조물에 쓰이는 철근은 역할과 용도에 따라 여러 가지가 있으며, 시방서에서는 다음과 같이 정의하고 있다.
(1) 주철근
설계 하중에 의하여 그 단면적이 정해지는 철근으로 정철근과 부철근이 이에 속한다.
(2) 정철근
슬래브 또는 보에서 정(+)의 휨모멘트에 의해서 일어나는 인장응력을 받도록 배치한 주철근
(3) 부철근
슬래브 또는 보에서 부(-)의 휨모멘트에 의해서 일어나는 인장응력을 받도록 배치한 주철근
- 휨철근:
주로 휨모멘트에 의해 설계되는 철근으로, 정철근과 부철근이 해당된다.
(4) 배력철근
응력을 분포시킬 목적으로 정철근 또는 부철근과 직각에 가까운 방향으로 배치한 보조적인 철근
즉, 배력철근을 배치하므로써, 하중을 고르게 분포시키며, 온도변화에 의한 균열을 방지하고, 건조수축에 의한 균열을 방지하고자 한다.
[그림] 주철근, 배력철근, 스터럽 배근 예
(5) 축방향 철근
부재의 축방향으로 배치한 철근으로, 주로 기둥의 주철근이다.
(6) 전단보강근
전단력에 저항하도록 배치하는 철근으로 전단보강철근, 사인장 철근, 복부 보강근이라고도 한다.
(7) 사인장 철근
사인장 응력을 받는 철근을 말하며, 전단보강철근이라고도 한다.
(8) 비틀림 철근
비틀림 응력이 크게 일어나는 부재에서 이에 저항하기 위하여 배치하는 철근을 말하며 폐합 스터럽과 종방향 철근으로 되어있다.
(9) 스터럽
정철근 또는 부철근을 둘러싸고 이에 직각되게 또는 경사지게 배치한 복부 보강근
(10) 굽힘 철근 (절곡 철근)
정철근 또는 부철근을 구부려 올리거나 구부려 내린 복부 보강근으로 전에는 절곡 철근이라고 불렀다. 전단철근의 일종으로, D38이상인 굽힘 철근의 구부리는 내면 반지름은 철근 지름의 5배 이상으로 하여야 한다.
- 오프셋 굽힘 철근 (offset bent bar)
기둥 연결부에서 단면 치수가 변하는 경우에 배치되는 구부린 주철근
▶ 기둥 및 접합부에서 옵셋 굽힘철근의 특별 배근 상세는 다음과 같다.
a. 굽힘부에서 경사는 1/6을 초과하지 않아야 한다.
b. 굽힘부를 벗어난 상, 하부 철근은 기둥축에 평행하여야 한다.
c. 굽힘부에는 띠철근, 나선철근 또는 바닥구조에 의해 수평지지가 이루어져야 한다. 이 때 수평지지는 굽힘부에서 계산된 수평분력의 1.5배를 지지할 수 있도록 설계되어야 한다.
d. 기둥 연결부에서 상, 하부의 기둥면이 75mm 이상 차이가 나는 경우는 종방향 철근을 구부려서 옵셋 굽힘 철근으로 사용하지 않아야 한다.
(11) 띠철근
기둥에서 축방향(종방향) 철근의 위치를 확보하고, 전단력에 저항하도록 정해진 간격으로 배근된 횡방향 보강 철근
(12) 나선철근
축방향 철근을 나선형으로 둘러싼 철근 또는 철선
[그림] 스터럽 및 절곡 철근(굽힘 철근)의 배치
[그림] 띠철근 기둥과 나선철근 기둥
(13) 조립용 철근
철근을 조립할 때 철근의 위치를 확보하기 위하여 사용하는 보조적인 철근
(14) 가외철근
콘크리트의 건조수축, 온도변화, 기타의 원인에 의하여 콘크리트에 일어나는 인장력에 대비해서 가외로 더 넣는 보조적인 철근
(15) 갈고리
철근의 정착 또는 겹침이음을 위하여 철근 끝을 구부린 부분을 말함
(16) 후프
폐쇄 띠철근 또는 연속적으로 감은 띠철근
(17) 표면철근
유효 깊이 d가 90cm를 넘는 깊은 휨부재의 복부 양 측면에 부재 축방향으로 배근하는 철근

키워드

철근,   콘크리트,   크리프,   건조수축,   강도,   탄성,   구성 요소,   특성