특수모멘트 골조 보 단부 전단철근

개념 정의

특수모멘트 골조 보 단부 전단철근은 지진 시 전단 파괴를 막는 횡방향 철근이다.

이 부위는 지진 때 소성힌지가 생기는 곳이라 배근이 내진 성능을 좌우한다.

이 철근은 설계전단력 Ve에 저항하도록 배근한다.

소성힌지와 전단 파괴

큰 지진이 오면 보의 양 끝이 먼저 휘면서 힌지가 생긴다.

그 부위는 큰 휨과 큰 전단력을 동시에 받는다.

전단이 휨보다 먼저 깨지면 경고 없이 무너지는 취성 파괴가 된다.

그래서 설계는 전단강도를 휨항복 때의 전단력보다 크게 잡는다.

설계전단력 Ve

설계전단력 Ve는 양 단부의 휨강도 합을 순경간으로 나눈 값에 중력 전단을 더해 구한다.

기대 휨강도는 철근 인장응력을 항복강도의 1.25배로 두고 계산한다.

가상 예에서 Ve가 190 kN이면 Vs는 Ve를 φ 0.75로 나눈 약 253 kN이다.

후프 간격 상한

후프 간격 상한은 네 가지 조건 중 가장 작은 값을 쓴다.

첫째는 유효깊이의 1/4 이하, 둘째는 종방향 철근 지름의 8배 이하다.

셋째는 후프 지름의 24배 이하, 넷째는 관련 기준이 정한 상한 이하다.

후프 구간 밖에서는 유효깊이의 1/2 이하로 간격을 둔다.

간격 계산

소요 전단철근 간격 s는 Av, fyt, d를 곱한 값을 Vs로 나눠 구한다.

D10 두 가닥이면 Av는 2 × 71 = 142 mm²이다.

Vs는 가상 예에서 Ve를 φ 0.75로 나눈 약 253 kN이다.

계산 결과 약 112 mm이므로 10 mm 단위로 내려 100 mm로 정한다.

구간별 비교

보 단부 구간과 중앙 구간은 전단철근 조건이 서로 다르다.

단부는 지진 하중에 의해 소성 변형이 집중되는 곳이라 횡구속을 강하게 준다.

중앙 구간은 중력 전단과 사인장 균열 저항만 확보하면 된다.

따라서 두 구간의 간격 상한을 같은 값으로 두지 않는다.

정리

정리하면 보 단부 전단철근은 내진 성능을 결정하는 주요 철근이다.

후프 간격은 네 조건 중 가장 작은 값으로 정한다.

답안에는 전단 계산 결과와 내진 상세 조건을 분리해서 적는다.