매입형 합성기둥 설계

정의

매입형 합성기둥은 강재 단면을 철근콘크리트로 둘러싼 합성 압축부재다.

강재와 콘크리트가 일체로 거동해 축력과 휨을 함께 부담한다.

충전형과 달리 강재가 콘크리트 속에 묻혀 있는 것이 특징이다.

구성요소

구성요소마다 맡는 역할이 달라 요소별 강도를 구해 합산한다.

강재 코어는 기둥 강성과 강도의 대부분을 맡는다.

띠철근은 종방향 철근이 바깥으로 휘는 것을 막는다.

콘크리트는 국부좌굴을 억제하고, 스터드 앵커는 전단을 전달한다.

매입형과 충전형

매입형과 충전형은 강재를 감싸는 방식으로 구분된다.

매입형은 콘크리트 속에 강재를 묻고, 충전형은 강관 안을 콘크리트로 채운다.

콘크리트 구속은 매입형에서는 띠철근이, 충전형에서는 강관이 맡는다.

매입형은 피복 효과로 내화성이 우수하고, 충전형은 강관의 구속으로 연성이 크다.

계산 예제

가상의 700×700 mm 매입형 기둥으로 설계압축강도를 계산해 본다.

콘크리트, 강재, 철근의 성분 강도를 각각 구해 더한다.

세 성분을 합하면 공칭압축강도 Pn은 20,902 kN이다.

띠철근 기둥이므로 φ = 0.65를 곱해 설계압축강도를 구한다.

정답은 13,586 kN이다. 이 값을 소요축력과 비교한다.

띠철근 R 구분

매입형 합성기둥의 띠철근 상세는 R 값에 따라 달라진다.

R이 3.0 이하이면 기본 상세, 3.0을 초과하면 내진 상세가 적용된다.

가장 흔한 실수는 R 구분 없이 띠철근 간격 하나만 적는 것이다.

두 구간의 제한을 따로 적어야 채점 포인트를 충족한다.

정리

정리하자. 매입형 합성기둥은 강재를 철근콘크리트로 매입한 합성기둥이다.

구조 제한은 강재 단면비와 철근 배치를, 재료는 강도 범위를 확인한다.

핵심은 구속과 충전성 확보이며, 띠철근은 R 구분에 따라 적용한다.