강합성기둥 형식

강합성기둥이란

강합성기둥은 강재와 콘크리트를 합쳐 압축과 휨에 함께 저항하는 기둥이다.

형식은 크게 매입형과 충전형으로 나뉜다.

매입형은 형강을 콘크리트로 감싼 형식이고, 충전형은 강관 안에 콘크리트를 채운 형식이다.

두 형식의 구조 차이

두 형식의 차이는 콘크리트를 누가 얼마나 구속하느냐에 있다.

매입형은 H형강을 주철근과 띠철근이 배근된 콘크리트로 감싸 구속이 약하다.

충전형은 강관이 콘크리트를 횡방향으로 가두어 구속 효과가 생긴다.

구속 효과는 콘크리트가 3축 압축 상태에 놓여 지지력과 변형능력이 커지는 현상이다.

축강도 기본식

강합성기둥의 축강도는 강재, 철근, 콘크리트 각각의 내력을 더해 구한다.

각 요소는 단면적에 설계강도를 곱한 값이다.

충전형은 구속 효과를 반영해 콘크리트 설계강도를 보정한다. 보정 방식은 기준마다 다르다.

수치를 쓸 때는 강관 두께와 콘크리트 강도의 적용 조건을 함께 쓴다.

충전형 구속 효과

충전형에서 강관은 콘크리트의 횡방향 팽창을 막는 역할을 한다.

이렇게 콘크리트가 3축 압축 상태에 놓이면 지지력과 변형능력이 높아진다.

이 구속 효과가 충전형의 내력과 연성을 함께 키운다.

매입형과 충전형 비교

매입형은 철골 주위의 철근콘크리트 피복이 내화와 내구성에 유리하다.

충전형은 강관이 콘크리트를 구속해 압축 내력과 연성을 키운다. 내화는 별도 피복을 두는 경우가 많다.

시공에서는 충전형이 강관을 먼저 설치해 공기를 줄일 수 있다.

다만 보와 기둥의 접합부는 충전형이 상대적으로 복잡하다.

헷갈리는 점과 정리

시험에서 자주 틀리는 부분을 짚어 보자.

첫째, 강관이 콘크리트를 항상 구속한다고 쓰면 감점된다.

구속 효과는 하중 단계와 콘크리트 강도, 강관 두께에 따라 달라진다.

둘째, 매입형은 피복 두께를 빠뜨리지 않아야 한다. 피복은 강재의 부식과 내화 성능에 직접 관련된다.

셋째, 두 형식을 답할 때 강재 위치와 콘크리트 위치를 함께 쓴다. 정리하면 매입형은 피복, 충전형은 강관이 콘크리트를 구속한다.