내진 특수모멘트골조 철근 상세

핵심 정리

특수모멘트골조는 큰 지진이 왔을 때 부재가 비탄성 변형을 겪으면서도 에너지를 흡수하도록 설계된 골조다. 이 연성 능력은 철근의 재질, 부재의 치수, 이음의 위치와 방식, 횡방향 보강이 함께 맞아야 확보된다. 따라서 이 개념의 뼈대는 철근 상세 규정이며, 규정이 적용되는 골조 등급을 먼저 구분해야 선지를 가를 수 있다. 같은 항목을 중간모멘트골조와 비교하는 물음도 나온다.

철근의 재질에서 연성이 먼저 정해진다. 특수모멘트골조에 쓰는 철근은 실제 항복강도 대비 실제 인장강도 비가 1.25 이상이어야 한다. 철근의 실제 항복강도는 공칭항복강도를 120MPa 초과하지 않아야 한다. 항복 이후에도 강도 여유가 있어야 소성힌지에서 변형이 이어질 수 있기 때문이다.

부재의 치수와 축력에도 한도가 있다. 특수모멘트골조 휨부재의 부재 폭은 250mm 이상이어야 한다. 축력이 지나치게 크면 휨 연성이 떨어지므로, 특수모멘트골조 휨부재의 최대 계수축력은 Ag·fck의 10% 이하로 제한된다. 이 제한이 함께 붙는다.

이음은 소성힌지 가까이에서 가장 민감하다. 항복이 일어날 수 있는 단면으로부터 부재 깊이의 2배 거리 안에서는 철근의 용접이음을 사용하지 않는다. 용접이음을 쓰는 경우에는 용접용 철근을 쓰고 설계기준항복강도의 125% 이상을 발휘하는 완전용접이어야 한다.

횡방향 보강과 콘크리트 강도도 빠뜨릴 수 없다. 보-기둥 접합부 콘크리트를 횡구속하도록 접합부 내부와 상하부 단면 둘레에 횡구속철근을 연속 배치한다. 지진력 저항부재의 콘크리트 설계기준압축강도는 21MPa 이상이어야 한다. 이 규정들은 최소 상세 요건이므로 강도 계산을 대신하지 않는다.

자세히

지진력 받는 철근의 600MPa 허용 범위

설계기준항복강도 600MPa 철근은 같은 골조 등급이라도 적용 대상이 나뉜다. 중간모멘트골조의 주철근에는 600MPa 철근을 사용할 수 있다. 특수모멘트골조에서는 지진력에 의한 휨모멘트와 축력을 받는 부재나 특수전단벽 경계요소의 주철근에 600MPa까지 허용된다. 특수철근콘크리트 구조벽체의 소성영역과 연결보의 주철근도 600MPa 철근을 사용할 수 있다.

세 경우 모두 철근 강도 값은 같지만 적용되는 부재가 다르므로, 선지에서 부재 종류가 바뀌면 판단도 달라진다. 값보다 적용 부재를 먼저 확인하는 것이 정답을 가른다. 600MPa 철근을 쓰더라도 실제 항복강도가 공칭항복강도를 120MPa 초과하지 않아야 한다는 한도는 그대로 적용된다.

접합면 휨강도 비

특수모멘트골조 휨부재 접합면에서 정휨강도는 부휨강도의 1/2 이상이어야 한다. 이 기준은 접합면에 적용되는 조건이고, 위치를 가리지 않는 기준은 따로 있다. 어느 위치에서나 정 또는 부휨강도는 양측 접합면 최대휨강도의 1/4 이상이다. 두 기준의 적용 범위가 다르므로, 접합면 조건이 붙었는지가 1/2와 1/4 가운데 기준을 가른다.

휨부재의 치수 비율과 최소 크기

휨부재의 깊이에 대한 폭의 비는 최솟값 0.3이다. 도심을 지나는 직선상에서 잰 최소단면치수는 300mm 이상이어야 한다. 폭에는 상한 조건도 있다. 휨부재의 폭은 직각 방향 지지부재의 폭에 받침부 양쪽 휨부재 깊이의 3/4을 더한 값보다 작아야 한다. 세 조건은 폭과 깊이를 함께 보는 조건이라 한 조건만 외우면 선지를 놓친다.