비틀림 철근 최소 철근량 및 간격

정의

비틀림 철근은 비틀림 균열 이후 폐합 트러스 작용을 하도록 배치하는 철근이다.

보가 비틀리면 약 45도 방향의 사인장 균열이 생기고, 콘크리트는 비틀림을 거의 버티지 못한다.

그 뒤의 저항은 철근이 맡으므로 비틀림 철근이 구조 안전을 좌우한다.

구성과 작용

비틀림 모멘트가 작용하면 콘크리트에 비틀림 균열이 생긴다.

그 뒤 콘크리트는 나선형 사재를 이루고, 폐쇄형 횡철근은 사재의 인장을 받는다.

종방향 철근은 압축과 축력을 받으며, 모서리에는 반드시 배치한다.

두 철근이 함께 있어야 폐합 트러스 작용이 완성된다.

필요 여부와 합산

전단만 필요한 보와 비틀림 철근이 필요한 보는 응력 상태가 다르다.

비틀림 철근이 필요하면 폐쇄형 횡철근이 필수이며 종방향 철근도 추가로 배치한다.

같은 스터럽이 전단과 비틀림을 함께 맡으므로 두 소요량을 합산해 검토한다.

합산 후에도 최소량과 간격 조건을 만족해야 한다.

예시 계산

외곽보 단면은 400×600mm이며, 설명을 위해 정한 가상의 입력이다.

먼저 양쪽 면에서 피복두께 40mm와 스터럽 반지름 5mm를 뺀 중심선 치수를 구한다.

중심선 내부 면적 Aoh는 310×510으로 158100mm²이다.

둘레 ph는 외형 치수가 아니라 중심선 치수로 계산해야 한다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 틀리는 부분은 세 가지다.

첫째, 피복두께를 빼지 않고 외형 치수로 ph를 구하는 실수다.

둘째, 전단철근과 비틀림 횡철근을 따로 계산하고 합산하지 않는 실수다.

셋째, 종방향 철근을 빠뜨려 횡철근만 제시하는 실수다.

따라서 x0, y0를 구한 뒤 ph = 2(x0+y0)로 계산한다.

정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

비틀림 철근은 필요 여부 판정, 횡철근 합산, 종방향 철근, 간격 상한 순으로 검토한다.

최소량과 최대 간격은 별도 항목이므로 답안에서 따로 다룬다.