직각/경사진/굽힘/최소 전단철근, 전단보강근 산정하는 방법

 

전단철근 구하는 방법

 

철근 콘크리트 안에 들어가는 전단 철근에 대해 설명드리겠습니다. 전단철근 종류, 강도제한, 철근간격, 최소전단철근, 전단철근 목적/기능, 경사진 전단철근, 굽힘전단철근 등에 대해 다루었으니 참고하시기 바랍니다.

 

전단보강철근 누락시, 발생한 부실공사 사례가 궁금하시다면, 아래 링크 참고바랍니다.

민간 무량판 구조 아파트 전수 조사 시행(국토교통부)

GS건설 아파트 지하주차장 붕괴 사고(전단보강근)

 

 

전단철근에 대해 알아볼 내용은 다음과 같습니다

1. 전단철근의 종류
2. 전단철근 강도 제한
3. 전단철근의 간격
4. 최소 전단철근
 1) 최소 전단철근 배근 목적
 2) 최소 전단철근 예외사항
 3) 일반 콘크리트 최소 전단철근 산정식
 4) 프리스트레스 최소 전단철근 산정식

5. 전단철근강도 산정하는 방법
 1) 부재축에 직각인 전단철근을 사용한 경우
 2) 경사진 전단철근을 사용한 경우
 3) 굽힘철근을 사용한 경우

 

전단철근이란

전단철근이란, 부재 내에 발생하는 계수전단력이 콘크리트 전단강도를 초과하거나 일정 범위를 넘어설때 전단파괴가 일어나지 않도록 보강해주는 철근이다. 전단 파괴는 갑작스럽게 발생하는 취성파괴로 나타나기 때문에 주의가 필요하다.

 

아래 전단철근 종류, 제한기준, 간격, 최소 전단철근, 전단 철근량 산정 방법에 대해 정리하였다.

 

1. 전단철근 종류

1) 일반 전단철근의 형태

① 부재축에 직각인 스터럽
② 부재축에 직각으로 배치된 용접철망
③ 나선철근, 원형 띠철근, 후프철근

2) 기타 전단철근의 형태

① 주인장철근에 45도 이상의 각도로 설치된 스터럽
② 주인장 철근에 30도 이상의 각도로 구부린 굽힌철근
③ 위의 스터럽과 굽힘철근 동시 적용시 조합한 형태

 

2. 전단철근 설계기준항복강도 제한기준 (fy)

1) 일반 전단철근의 설계기준항복강도

: 500MPa 까지 허용한다

2) 기타 전단철근의 설계기준항복강도

:벽체의 전단철근 또는 용접 이형철망의 경우, 600MPa 까지 허용한다

3. 전단철근 배근간격(s)

1) 일반 콘크리트의 부재축에 직각으로 배치된 전단철근의 경우

2) 프리스트레스 콘크리트 부재의 경우

 

 

4. 최소 전단철근 배근 사항

1) 최소 전단철근 배치하는 목적

: 경사균열폭, 전단균열 폭이 확대되는 것을 억제하여 취성적 파괴를 방지한다

2) 최소 전단철근 배치하지 않아도 되는 경우 (예외사항)

① 슬래브, 기초판
② 콘크리트 장선구조
③ 전체 깊이가 250mm 이하, I형, T형보에서 그 깊이가 플랜지 두께의 2.5배 또는
복부폭의 1/2 중 큰 값 이하인 보
④ 교대 벽체 및 날개벽, 옹벽의 벽체, 암거 등과 같이 휨이 주거동인 판부재
⑤ 순 단면의 깊이가 315mm 를 초과하지 않는 속빈 부재에 작용하는 계수전단력이 0.5 Φ Vcw를
초과하지 않는 경우
⑥ 보의 깊이가 600mm 초과하지 않고, 설계기준압축강도가 40 MPa 을 초과하지 않는 강섬유 콘크리트
보에 작용하는 계수전단력 Vu가 1/6 Φ λ √fck bw d를 초과하지 않는 경우

※ 최소 전단철근 배치하지 않아도 되는, 예외 사항의 이유

: 슬래브, 기포찬, 바닥판, 장선, 폭이 넓고 깊이가 얕은 보는 약한 부위에서 강한 부위로
하중을 재분배할 가능성이 있기 때문에 최소전단철근 배근을 제외될 수 있다

 

3) 일반 콘크리트 전단철근량 산정하는 방법

 

4) 프리스트레스 콘크리트 전단철근량 산정하는 방법

- 휨철근 또는 긴장재의 인장강도가 40% 이상의 유효프리스트레스 힘이 작용하는 경우

 

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5) 기타 참고사항

: 전단 철근량이 콘크리트 강도의 제곱근과 비례하는 것을 알 수 있다. 이는 콘크리트 강도가 증가할수록 최소전단철근량은 증가시키기 위한 것은데, 콘크리트 강도가 증가할수록 취성적 전단파괴 방지를 위한 전단철근량을 증가시킬 필요가 있기 때문이다

 

 

5. 전단철근량 산정하는 방법

1) 부재축에 전단철근이 직각인 경우

직각인 전단철근 산정하는 공식

(단, Av 산정시 전단철근 두 가닥 면적에 해당하는 면적으로 산정해야한다)

2) 부재축에 전단철근이 경사진 경우

경사진 전단철근 구하는 공식

 

경사진 전단철근 각도

※ 전단철근 사잇각 α는 부재축과 45º 으로 배근할때가 가장 효율적인데, 이는 사인장균열이 반대의 45º로 발달되고, 이와 직각을 이루는 전단철근이 효율적으로 저항할 수 있기 때문이다

3) 전단철근이 굽힘철근으로 구성된 경우

전단철근이 굽힘철근인 경우

4) 기타 전단철근 참고사항

① 여러 종류의 전단철근이 부재를 보강할 경우,
각 종류별로 구한 전단철근 강도의 합으로 전단강도로 선정한다

② 종방향 철근을 구부린 전단철근을 사용할 경우,
경사길이의 중앙 3/4 만이 전단철근으로 유효하다고 가정한다

③ 철근 전단강도는 Vs는 0.2 (1- fck / 250) fck bw d 이하로 산정하여야 한다

    이 값은 철근 전단강도 최대 한계값으로 볼 수 있다

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이상으로, 전단철근에 대한 거의 모든 것을 살펴봤습니다. 기술사, 공무원, 현업에 도움되셨기를 바랍니다, 감사합니다

 

민간 무량판 구조 아파트 전수 조사 시행(국토교통부)

콘크리트 전단강도 공식도 정리했습니다

콘크리트 전단강도 산정하는 방법 (전단강도 공식)