철근콘크리트 부착

부착의 정의

철근콘크리트는 철근과 콘크리트가 하나의 부재로 거동해야 성립한다.

부착은 철근과 콘크리트 접촉면에서 힘을 주고받아 두 재료가 함께 변형하도록 하는 저항 작용이다.

철근이 빠지지 않아야 두 재료가 같은 양만큼 늘어나고 줄어든다.

부착응력

철근 인장력의 길이 방향 변화를 철근 표면적으로 나눈 값이 부착응력이다.

분자는 N/mm, 분모는 mm이므로 결과는 N/mm², 곧 MPa 단위가 된다.

부착응력은 철근 응력이 가장 빠르게 변하는 곳에서 가장 크게 나타난다.

이 한계를 넘으면 콘크리트가 파쇄되어 취성 파괴로 이어질 수 있다.

부착의 세 성분

부착은 작용 원리에 따라 화학적 부착, 마찰 부착, 기계적 부착의 세 성분으로 나뉜다.

화학적 부착은 미끄럼이 시작되면 사라지므로, 설계에서는 기계적 부착을 주로 본다.

이형철근은 리브가 콘크리트를 지압하므로 원형철근보다 부착저항이 크다.

리브의 지압은 횡방향 인장을 만들고, 그 인장이 강도를 넘으면 쪼갬 균열이 생긴다.

부착 파괴 형태

부착 파괴는 뽑힘 파괴와 쪼갬 파괴로 나뉘며, 원인과 방지책을 함께 알아야 한다.

뽑힘은 철근이 콘크리트에서 빠져나오는 파괴이고, 쪼갬은 철근을 따라 균열이 진행하는 파괴다.

쪼갬 파괴는 피복과 철근 간격 부족, 횡보강 부족이 원인이다.

부착응력이 한계를 넘으면 취성 파괴가 되므로 상세 관리가 중요하다.

정착길이 보정

인장이형철근의 정착길이는 기본정착길이에 보정계수를 곱하여 구한다.

상부철근은 블리딩 수막이 철근 아래에 생겨 부착이 떨어지므로 위치계수 1.3을 곱한다.

에폭시 도막철근은 부착 성능이 떨어지므로 도막계수를 적용한다. 기타 에폭시 도막의 계수는 1.2다.

계산값은 300mm 이상이어야 하며, 구조해석상 소요량보다 많이 배치하면 정착길이를 줄일 수 있다.

정리

정리하면 부착은 철근과 콘크리트가 힘을 주고받는 작용이다.

부착응력은 철근력의 변화를 철근 둘레와 길이 구간으로 나눈 값이다.

이형철근의 주 저항은 기계적 부착이고, 에폭시 도막철근은 보정계수를 적용한다.

쪼갬 파괴는 피복과 간격, 횡보강으로 방지한다.