매입형 합성기둥 하중전달

합성기둥이란

매입형 합성기둥은 강재를 철근콘크리트로 감싼 기둥이다.

강재와 콘크리트가 일체로 축력과 휨을 함께 부담한다.

철골만 쓰면 얇아서 화재와 좌굴에 약하다.

구성요소와 역할

하중은 강재와 콘크리트가 함께 분담한다.

시어스터드는 두 재료 경계면의 전단력을 전달한다.

직접 가력된 축력은 콘크리트에 먼저 작용한다.

하중전달 경로

기둥 상단의 축력은 먼저 콘크리트에 직접 작용한다.

강재에 바로 전달되지 않으면 강재가 힘을 받지 못해 합성 효과가 없어진다.

그래서 일정 비율의 축력을 전단연결재로 강재에 옮겨야 한다.

축력 분담식

강재가 분담하는 축력은 각 재료 항복 축강도의 비로 나눈다.

분모는 강재, 콘크리트, 철근 항의 합이다.

개념식이므로 기준별 적용 조건을 답안에 명시한다.

시어스터드 소요 개수

스터드 1개의 강도는 0.5·Asc·√(fck·Ec)와 Asc·Fu 중 작은 값으로 본다.

Asc 280 mm², Fu 400 MPa를 대입하면 Asc·Fu는 112,000 N이다.

112 kN은 약 100 kN 안팎의 전단력을 전달하는 수준이다.

소요 개수는 전달할 ΔP를 φQn으로 나누고 올림한다.

정리

정리하면 축력은 콘크리트에 먼저 작용하고 전단연결재가 강재로 옮긴다.

소요 개수는 전달 축력을 연결재 1개의 설계강도로 나눠 구한다.

간격은 기둥 길이 전체에 균등하게 두는 것이 기본이다.

기둥 길이와 좌굴 조건을 함께 검토하고 적용 기준을 명시한다.