정착

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1. 개요

정착은 철근이 콘크리트 내에서 완전히 지지력을 발휘하도록 하는 것을 의미하며, 최소 정착길이, 표준갈고리, 확대머리 이형철근, 휨철근의 정착 등 다양한 요소에 따라 결정된다. 최소 정착길이는 철근의 종류, 강도, 콘크리트 강도, 철근의 위치, 에폭시 도막 여부 등 다양한 조건에 따라 계산되며, 표준갈고리는 철근 끝을 구부려 부착력을 증가시키는 방식으로, 갈고리 각도와 길이에 따라 최소 정착길이가 달라진다. 확대머리 이형철근은 특수한 경우에 적용되며, 휨철근은 정철근, 부철근, 복부철근으로 구분되어 각각 정착 규정을 따른다.

2. 최소 정착길이

철근이 콘크리트 내에서 완전히 정착되기 위해 필요한 최소 길이를 의미한다.

2. 1. 인장이형철근 최소 정착길이

인장력을 받는 이형철근의 최소 정착길이는 기본정착길이(

l_{db}

)에 보정계수를 곱해서 정하는 방법과 정밀식을 사용하는 방법이 있다. 기본정착길이 계산에서

\sqrt{f_{ck}} \leq 8.4MPa

이어야 한다. 즉

f_{ck} > 70MPa

인 경우 더 이상 정착길이를 감소시키지 않는다. 또한 계산된 정착길이는 반드시 300mm 이상이어야 한다.

2. 1. 1. 인장이형철근 기본 정착길이

인장이형철근의 최소 정착길이는 기본정착길이

l_{db}

에 보정계수를 곱해서 정하는 방법과 정밀식을 사용하는 방법이 있다. 기본정착길이 계산에서

\sqrt{f_{ck}} \leq 8.4MPa

이어야 한다. 즉

f_{ck} > 70MPa

인 경우 더 이상 정착길이를 감소시키지 않는다. 또한 계산된 정착길이는 반드시 300mm 이상이어야 한다.

인장이형철근 기본정착길이는 다음과 같이 계산한다.

:

l_{db} = \frac{0.6 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}}

$d_b$ : 철근 공칭 지름(mm)
$\lambda$ : 경량콘크리트계수
$f_y$ : 철근 항복강도
$f_{ck}$ : 콘크리트 압축강도

보정계수는 다음과 같다.

철근 위치계수 α
상부철근인 경우 1.3
그 외 1.0

철근 도막계수 β
에폭시 도막된 철근
피복두께 3 $d_b$ 미만 또는 순간격 6 $d_b$ 미만인 에폭시 도막철근 또는 철선: 1.5
기타 에폭시 도막철근 또는 철선: 1.2
아연도금 철근, 도막되지 않은 철근: 1.0

에폭시 도막철근이 상부철근인 경우

\alpha \beta \leq 1.7

이다.

$\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ : 휨부재에 배치되는 철근이 구조적인 해석에 의해 필요한 소요 철근량보다 많은 경우 $\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ 를 곱하여 정착길이를 줄일 수 있다.

조건	D19 이하 철근 또는 이형철선	D22 이상 철근
	0.8αβ	1.0αβ
	0.8αβ	1.0αβ
기타	1.2αβ	1.5αβ

2. 1. 2. 보정 계수

인장이형철근의 최소 정착길이는 기본정착길이(

l_{db}

)에 보정계수를 곱해서 정하는 방법과 정밀식을 사용하는 방법이 있다. 기본정착길이 계산에서

\sqrt{f_{ck}} \leq 8.4MPa

이어야 한다. 즉

f_{ck} > 70MPa

인 경우 더 이상 정착길이를 감소시키지 않는다. 계산된 정착길이는 반드시 300mm 이상이어야 한다.

인장이형철근 기본정착길이는 다음과 같다.

:

l_{db} = \frac{0.6 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}}

::* d_b: 철근 공칭 지름(mm)

::* λ: 경량콘크리트계수

::* f_y: 철근 항복강도

::* f_ck: 콘크리트 압축강도

보정계수는 다음과 같다.

철근 위치계수 α
상부철근인 경우 1.3
그 외 1.0

철근 도막계수 β

피복두께 3d_b미만 또는 순간격 6d_b미만인 에폭시 도막철근 또는 철선: 1.5
기타 에폭시 도막철근 또는 철선: 1.2
아연도금 철근, 도막되지 않은 철근: 1.0

에폭시 도막철근이 상부철근인 경우

\alpha \beta \leq 1.7

이다.

$\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ : 휨부재에 배치되는 철근이 구조적인 해석에 의해 필요한 소요 철근량보다 많은 경우 $\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ 를 곱하여 정착길이를 줄일 수 있다.

조건	D19 이하 철근 또는 이형철선	D22 이상 철근
	0.8αβ	1.0αβ
	0.8αβ	1.0αβ
기타	1.2αβ	1.5αβ

2. 2. 압축이형철근의 최소 정착길이

압축력을 받는 이형철근의 최소 정착길이는 기본 정착길이에 보정계수를 곱하여 계산하며, 200mm 이상이어야 한다.

2. 2. 1. 압축이형철근 기본 정착길이

압축이형철근 최소 정착길이는 압축이형철근 기본정착길이

l_{db}

에 보정계수를 곱해 구하며, 200mm 이상이어야 한다.

압축이형철근 기본정착길이는 다음과 같다.

:

l_{db} = \frac{0.25 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} \geq 0.043 d_b f_y \quad (f_{ck} \doteqdot 36MPa)

보정계수는 다음과 같다.

$\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ : 휨부재에 배치되는 철근이 구조적인 해석에 의해 필요한 소요 철근량보다 많은 경우 $\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ 를 곱하여 정착길이를 줄일 수 있다.
나선철근 또는 띠철근으로 둘러싸인 경우 ×0.75. 다음 두 조건 중 하나를 만족해야 한다.
* 지름 6mm 이상, 나선간격 100mm 이하인 나선철근이 사용된 경우
* 중심간격 100mm 이하로 띠철근 요구조건에 따라 배근된 D13 띠철근으로 둘러싸인 경우

2. 2. 2. 보정 계수

압축 이형 철근의 최소 정착 길이는 압축 이형 철근 기본 정착 길이 l_db^영어에 보정 계수를 곱하여 구하며, 200mm 이상이어야 한다.

압축 이형 철근 기본 정착 길이는 다음과 같다.

:

l_{db} = \frac{0.25 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} \geq 0.043 d_b f_y \quad (f_{ck} \doteqdot 36MPa)

보정 계수는 다음과 같다.

소요|필요^한국어 A_s^영어 / 배근 A_s^영어: 휨 부재에 배치되는 철근이 구조적인 해석에 의해 필요한 소요 철근량보다 많은 경우, (소요|필요^한국어 A_s^영어 / 배근 A_s^영어)를 곱하여 정착 길이를 줄일 수 있다.
나선 철근 또는 띠철근으로 둘러싸인 경우 × 0.75 (다음 두 조건 중 하나를 만족해야 함)
지름 ≥ 6mm, 나선 간격 ≤ 100mm인 나선 철근이 사용된 경우
중심 간격 ≤ 100mm로 띠철근 요구 조건에 따라 배근된 D13 띠철근으로 둘러싸인 경우

2. 3. 다발철근의 최소 정착길이

다발철근의 정착길이는 철근 하나를 쓸 때의 정착길이 l_d에 비해 증가시켜야 한다. 증가량은 다음과 같다.

다발철근 개수	정착길이
두 개	l_d
세 개	1.20×l_d
네 개	1.33×l_d

3. 표준갈고리

철근 정착을 위해 철근 끝을 구부려서 갈고리를 만들기도 한다. 표준갈고리에는 90도, 135도, 180도 갈고리가 있다.

3. 1. 주철근 표준갈고리

철근의 정착을 위해 철근 끝을 구부려서 갈고리를 만드는 경우가 있다. 주철근 표준갈고리에 대한 규정은 다음과 같다.

180도 표준갈고리는 4d_b 이상, 60mm 이상 연장되어야 한다.
90도 표준갈고리는 12d_b 이상 연장되어야 한다.

3. 2. 스터럽, 띠철근 표준갈고리

철근 정착을 위해 철근 끝을 구부려 갈고리를 만드는 경우가 있으며, 관련 규정은 다음과 같다.

스터럽, 띠철근 표준갈고리
* 90도 표준갈고리, D16 이하 철근: 6d_b 이상 연장
* 90도 표준갈고리, D19, D22, D25 철근: 12d_b 이상 연장
* 135도 표준갈고리, D25 이하 철근: 6d_b 이상 연장

4. 표준갈고리 최소 정착길이

표준갈고리 최소 정착길이 l_dh는 표준갈고리 기본정착길이 l_hb에 보정계수를 곱해 구하며, 최소 정착길이는 8d_b, 150mm 이상이어야 한다.

4. 1. 표준갈고리 기본 정착길이

표준갈고리 최소 정착길이

l_{dh}

는 표준갈고리 기본정착길이

l_{hb}

에 보정계수를 곱해 구한다. 최소 정착길이는

8d_b

, 150mm 이상이어야 한다.

:

l_{hb} = \frac{0.24\beta d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}}

:β: 인장이형철근 최소 정착길이 계산 시 사용하는 β와 동일.

'''보정계수'''

D35 이하 철근에 대해, 피복두께에 대한 계수 0.7 적용 조건 (둘 중 하나 만족 시)
* 갈고리 측면 피복두께 70mm 이상
* 90도 갈고리인 경우 갈고리에서 콘크리트 긴 방향 끝까지 피복두께 50mm 이상
D35 이하 철근에 대해, 띠철근, 스터럽에 대한 계수 0.8 적용 조건
* 90도 혹은 180도 갈고리가 포함된 $l_{dh}$ 구간에 $3d_b$ 이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽으로 둘러싼 경우이면서, 띠철근 또는 스터럽이 갈고리 구부러진 부분을 $2d_b$ 거리 이내에서 둘러싸야 적용가능
* $f_y > 550MPa$ 인 경우 0.8 계수 적용 불가
$\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ : 휨부재에 배치되는 철근이 구조적인 해석에 의해 필요한 소요 철근량보다 많은 경우 $\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ 를 곱하여 정착길이를 줄일 수 있다.

4. 2. 보정 계수

표준갈고리 최소 정착길이 l_dh는 표준갈고리 기본정착길이 l_hb에 보정계수를 곱해 구한다. 최소 정착길이는 8d_b, 150mm 이상이어야 한다.

D35 이하 철근에 대해 피복두께에 대한 계수나 띠철근, 스터럽에 대한 계수를 적용하는 경우가 있다.
휨부재에 배치되는 철근이 구조적인 해석에 의해 필요한 소요 철근량보다 많은 경우 $\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}$ 를 곱하여 정착길이를 줄일 수 있다.

4. 2. 1. 피복두께에 대한 계수

D35 이하 철근에 대해, 다음 중 하나를 만족하면 피복두께에 대한 계수 0.7을 적용한다.

갈고리 측면 피복두께 70mm 이상
90도 갈고리인 경우 갈고리에서 콘크리트 긴 방향 끝까지 피복두께 50mm 이상

4. 2. 2. 띠철근, 스터럽에 대한 계수

D35 이하 철근에 대해, 90도 혹은 180도 갈고리가 포함된 l_dh 구간을 3d_b 이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽으로 둘러싼 경우이면서, 띠철근 또는 스터럽이 갈고리 구부러진 부분을 2d_b 거리 이내에서 둘러싸야 0.8의 보정계수를 적용할 수 있다. 단, f_y > 550MPa인 경우에는 0.8 계수를 적용할 수 없다.

띠철근, 스터럽에 대한 계수
조건	계수
90도 혹은 180도 갈고리가 포함된 l_dh 구간에 3d_b 이하 간격으로 띠철근 또는 스터럽으로 둘러싸고, 띠철근 또는 스터럽이 갈고리 구부러진 부분을 2d_b 거리 이내에서 둘러싼 경우	0.8
f_y > 550MPa	0.8 계수 적용 불가

4. 2. 3. 소요 철근량/배근 철근량

구조적인 해석에 의해 휨부재에 배치되는 철근이 필요한 소요 철근량보다 많은 경우,

\frac{\text{소 요 } A_s}{\text{배 근 } A_s}

를 곱하여 정착길이를 줄일 수 있다.

5. 확대머리 이형철근 최소 정착길이

확대머리 이형철근의 최소 정착길이를 구하는 식을 적용하기 위한 조건은 다음과 같다.

조건	값
철근 설계기준항복강도	400MPa 이하
콘크리트 설계기준압축강도	40MPa 이하
철근 직경(d_b)	35mm 이하
콘크리트 종류	보통중량 콘크리트 (경량 콘크리트 적용 불가)
확대머리 순지압면적(A_brg)	4 × (철근 하나 단면적) 이상
순피복두께	2d_b 이상
철근 순간격	4d_b 이상. 단, 상하기둥이 있는 보-기둥 접합부의 보 주철근인 경우 접합부 횡 보강철근이 0.3% 이상, 확대머리 뒷면이 횡보강철근 바깥면부터 50mm 이내에 있으면 2.5d_b 이상

6. 휨철근의 정착

철근 응력이 휨 모멘트에 직접 비례하지 않는 경우가 있다. 예를 들면 경사형, 계단형, 변단면 기초판, 브래킷, 깊은 보, 인장철근이 압축면에 평행하지 않은 부재들이 있다. 이런 경우 휨부재의 인장철근은 적절한 정착을 해야 한다.

6. 1. 정철근의 정착

정 모멘트(+)를 받는 철근을 정철근이라고 한다. 정철근에 대한 규정은 다음과 같다.

단순부재에서 정철근의 1/3 이상, 연속부재에서 1/4 이상을 부재의 같은 면을 따라 받침부까지 연장해야 한다.

6. 2. 부철근의 정착

부모멘트(-)를 받는 철근을 부철근이라고 한다. 부철근에 대해서는 대표적으로 다음과 같은 규정들이 있다.

받침부의 부모멘트에 저항하는 인장철근량의 1/3 이상은, 변곡점을 지나 다음 세 값 중 가장 큰 값 이상의 묻힘길이를 가져야 한다.

:* 부재 유효깊이 d

:* 12d_b

:* 순경간의 1/16

6. 3. 복부철근의 정착

복부철근은 피복두께, 다른 철근과의 간격 조건을 만족해야 하며, 한 부재의 압축면과 인장면 가까이까지 연장되어야 한다.

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