띠철근, 나선철근 기둥의 파괴거동

1. 개요

 - 기둥의 경우 주철근을 감싸는 띠철근 또는 나선철근이 배근되는데,

 - 목적은 주철근 좌굴 방지, 내진력 향상, 심부 콘크리트 파괴 방지, 수직철근 배근시 편리함

 - 헌데, 기둥에 횡방향 철근으로 띠철근을 하느냐, 나선철근을 하느냐에 따라 차이가 있는데, 아래와 같다.

 

2. 차이

 - 설계시 강도감소계수가 차이남 (띠철근 : 0.65, 나선철근 : 0.7)

 - 파괴시 거동이 다름

 - 횡방향 철근간격 및 이음길이 다름

 - 다른 부재와 연결시 철근상세 다름

 

3. 나선철근 파괴시 거동

 - 외부하중에 의해 피복 콘크리트가 박리 및 균열이 발생하면, 나선철근 효과로 인해 심부 콘크리트는 3차원 응력을 보임 

 - 외부하중이 증가할 경우, 주철근은 항복에 이르고 심부콘크리트와 같이 파괴에 이르게 된다

 - 매커니즘 : 피복 박리 -> 심부콘크리트 3축 응력 -> 축방향 주철근과 나선철근 동시 항복 -> 기둥 파괴

 

 

4. 띠철근 파괴시 거동

 - 외부하중에 의해 피복 콘크리트에 균열이 가기 시작하면 심부 콘크리트에도 손상을 주고, 이는 심부콘크리트의 유효응력을 저하시킴 (심부콘크리트 손상->유효응력 저감 이 부분이 나선철근과 상이점인듯)

 - 매커니즘 : 피복 박리 -> 심부콘크리트 균열(유효응력 저감) -> 심부콘크리트 항복, 주철근 항복 -> 기둥 파괴

 

5. 의견

 - 나선철근의 경우, 나선철근 및 주철근의 항복 여부에 따라 기둥의 파괴가 결정되는 반면,  띠철근 기둥의 경우, 심부콘크리트의 파괴로 인해 주철근, 띠철근이 따라 항복하여 부재가 파괴에 이르는 양상임

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콘크리트 기둥 나선철근량 산정하는 기출문제를 아래 링크도 드립니다.

(링크) [토목구조] 115회 기출 원형기둥 나선철근 구하기