논문 final-1 -...
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1 . 개요
1 - 1 연구목적
컴퓨터의 대중화와 발전에 더불어 건축에서의 컴퓨터의 응용도 많아지고 있다.
건축 분야에서의 CAD용 응용 프로그램이나 구조분야의 MiDA S등과 같은 여러 응용프
로그램들이 만들어지고 적산, 그래픽, 구조해석, 구조설계 등 여러 분야에서 이전의 수
작업들을 컴퓨터를 이용하여 자동화 하면서 수많은 시간과 인력을 절약하고 있다.
이번 연구는 이 중에서도 간단한 옹벽부재설계 응용프로그램 개발을 Visual C++
MF C와 OPEN GL를 이용하여 하는 것이다. 기존의 여러 가지 언어를 사용한 응용프로
그램을 살펴보면 부재의 철근량과 철근의 선택, 배근간격 등이 잘 계산되어 보여주고
있으나 정작 부재설계 도면에 대해서는 미흡한 점이 많다. 물론 도면에 관한 프로그램
은 배근도에서의 철근 정착문제 등 여러 가지 어려운 점이 많고 기준에 대해서도 표현
하기 까다로운 점이 있다. 이러한 문제에 대한 완벽한 해결은 아니지만 객체지향언어인
Visu al C++과 OPEN GL로의 그래픽처리로 부재설계계산을 하고 도면을 그려주는 프로
그램 작성에 연구 목적이 있다.
1 - 2 연구범위
옹벽의 종류에는 여러 가지가 있다. 그 중에서 건축분야에서 가장 많이 사용하는 캔틸
레버식 옹벽을 설계한다. 객체지향언어의 특징을 이용하여 후에도 여러 종류의 옹벽설
계를 추가할 수 있게 계획한다.
Visual C++ MF C를 이용하여 부재설계계산을 하고 그 결과에 따른 철근의 선택, 배근
간격을 결정하고 MF C기반에서의 OPEN GL을 이용하여 결과 그래픽처리를 한다.
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2 . 옹벽의 설계
2 .1 옹벽의 종류
건축 및 토목 분야에서 이용되는 옹벽의 종류는 표 2- 1과 같다.
<표 2- 1 옹벽의 종류>
분류 특징
중력식 옹벽
자중에 의해 토압에 저항하는 형식으로 벽체 내에 인장응력이 생
기지 않는다.
경제적 높이는 3m 이하로써 옹벽높이가 작은 경우에 적합하다.
반중력식 옹벽
중력식 옹벽과 철근콘크리트 옹벽의 중간적인 구조물
중력식 옹벽과 같이 자중에 의해 안정시키지만 단면에 생기는
인장응력에 대해 철근으로 보강한다.
경제적 높이는 대개 5m 이하이다.
캔틸래버보식 옹벽
캔틸래버보식 옹벽은 저판과 세로벽으로 되었으며 세로벽의 위
치에 따라 역T 형, L형, 역L형이라 부른다. 이중 역T 형이 가장 일
반적으로 쓰이며 옹벽의 자중과 저판상의 뒤채움 토사의 중량에
의해 토압에 저항된다.
철근콘크리트 구조이기 때문에 중력식 반중력식에 비해 콘크리
트량이 적어진다. 구조적으로 세로벽과 강결된 형식으로 캔틸래
버보로서 설계된다.
적용범위가 넓고 높이가 3∼10m 정도에 쓰인다.
부벽식 및
지지벽식 옹벽
옹벽의 높이가 높아지면 역T 형이나 L형 옹벽에서는 세로벽의
부재두께가 커지게 되므로 콘크리트 재료의 경감을 위해서 생각
된 형식이다.
부벽식 옹벽 및 지지벽식 옹벽은 토압에 저항되는 세로벽과 이
것에 직교되는 저판 및 부벽 또는 지지벽으로 구성된다.
이들 양자의 옹벽의 경제적 높이는 대개 9m 이상이다.
특 수 옹 벽
특수한 옹벽은 보통 옹벽을 설치하기가 어려운 경우에 쓰인다.
예로는 상자식, 선반식, Crbw all, 보강토 옹벽, U형옹벽, 연속지
중벽식 등이 있다.
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2 .2 옹벽에 작용하는 하중
2 .2 .1 사하중 (콘·시 3 .2 )
사하중은 다음 표2- 2에 나타난 단위중량을 사용한다.
<표 2- 2 단위 중량표>
구 분 단위중량 (t/ ㎥) 비 고철 근 콘 크 리 트 2.50무 근 콘 크 리 트 2.35
뒷 채 움 흙사 질 토 1.90양질의 사질토 2.00 모래 및 선택층
2 .2 .2 토 압
1) 시행쐐기법에 의한 토압산정
(가) 적용 근거
Rankin e 및 Coulomb의 토압론은 수평 및 경사진 무한 배면에 적용되는 이론
이므로 뒷채움흙의 경사가 불균일한 경우에는 시행쐐기법을 이용하여 토압을
산정하는 것이 보다 합리적. 뒷채움흙의 경사가 일정할 경우에는 토압의
작용각이 동일하여 Rankin e 이나 Coulomb 토압론에 의해 산정된 토압과 시행
쐐기법에 따른 토압은 같은 결과를 얻게된다.
(나) 토압 계산시 가정
가) 벽체뒤의 흙쐐기를 자유물체 (강체)로 간주하여 힘의 평형을 고려한다.
나) 수평면과 임의 경사를 이루는 활동 파괴면을 반복 가정하여 토압의 최대치
산정한다.
다) 파괴면각 : S = 45°+ Φ/ 2 ± Δ로 간주한다.
2) 토압 작용각
(가) 토압 작용면의 벽면 마찰각
< 표 2- 3>
옹벽 형식 계산의 종류벽 면 마 찰 각
비 고상시(정적분력) 지진시(동적분력)
중력식 옹벽안정계산
⅔Φ 0벽의 단면 계산
역T형, L형 옹벽
반중력식 옹벽
안정계산 0 0
벽의 단면 계산 ⅓Φ 0
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(나) 역T 형 및 L형 옹벽 안정계산시의 토압 작용각
<그림 2- 1>
※ 뒷채움흙의 경사(α)가 일정할 경우의 토압작용 각: ρ=α
역T 형 및 L형 옹벽 안정계산시의 토압 작용각
3) 토압 산출 방법
(가) 시행쐐기의 중량 W
<그림 2- 2>
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① CA SE 1 : 경사면이 옹벽 가상배면 내에 있을 때
w hen tan ∝·b 〉 H o
x 1 =H +H O
t an s , y 1 =H +H O
<그림 2- 3>
W = 12 x 1y 1Υ S +x 1×q
② CA SE2 : 경사면이 가상배면과 파괴면 사이에 위치할 때
w hen tan ∝·b 〈 HO 〈 tan s · ( H +tan ∝·bt an s - t an ∝ ) - H
x 1 =H o
t an ∝- b x 2 =
H +H o
t an s - x 1
y 1 = H + tan ∝·b
y 2 = H +H o - tan s·x 1
W = (y 1 +y 2
2 x 1 + 12 y 2x 2)γ s +x 2·q
< 그림 2- 4>
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③ CA SE3 : 경사면이 가상파괴면 밖에 위치할 때
w hen tan s · ( H +tan ∝·bt an s - t an ∝ ) - H 〈H o
x 1 = H +tan ∝·btan s - tan ∝
y 1 = H + tan ∝·b
W = 12 y 1x 1·γ s
<그림 2- 5>
(나) 토압력 Pa
< 그림 2- 6>
P a
sin (s - ψ ) = Wsin (90 +ψ +δ +j - s )
P a = sin (s - ψ )cos (s - ψ - j - δ ) W
j : 벽배면(또는 가상배면)과 연직면이 이루는 각
δ : 벽배면에 직접 토압이 작용할 때에는 벽면
마찰각을 적용하고, 가상배면에 작용할 때에는
∝ '를 적용한다.
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4) 지진시의 토압
지진시의 토압산출을 위하여 M on on obe - Okabe의 의사- 정적 해석방법을 사용한다.
(가) 토압 계산
상시와 같이 벽체 뒤의 흙덩이, 즉 흙쐐기를 자유물체(강체)로 간주하되 흙쐐기의
자중에 수평 및 수직지진계수를 곱한 지진력을 포함하여 힘의 평형에 대하여
계산한다.
(나) 토압 작용각
토압의 작용각은 정적분력은 상시의 토압의 작용각과 동일하고, 동적분력은 수평
으로 작용하는 것으로 간주한다.
(다) 토압 작용 위치 (도·시 V편 6.3.2)
토압의 작용점은 정적분력은 토압작용면 높이의 1/ 3 위치에, 동적분력은 토압
작용 면 높이의 0.6배 위치에 작용하는 것으로 간주한다.
<그림 2- 7 토압작용 위치>
(라) 지진가속도계수 (도·시 V편 6.3.3)
지진시의 옹벽은 경제적인 구조물이 되도록 변위를 허용하여 설계한다.
(a ) 옹벽의 변위식
d = 0.087 V 2
A g [NA ]
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d : 변위량 A : 가속도 계수 g : 중력 가속도
V : 최대속도 N : 최대저항계수 = K h
(b ) 가속도계수 결정 방법
최대 허용변위량 d를 결정하고 변위식을 이용하여 지진가속도계수를 결정한다.
K h = A a·( 5.15A v 2
A a·d )1/ 4
(Rich ards와 Elm s )
(c) 적용 지진가속도계수
직접기초로 설계되 옹벽에 대하여는 Elm s와 Martin의 연구성과를 준용한다.
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K h = A2 , 여기서 d =254A mm 일 때
K h = 0.112 = 0.055 , 여기서 d =254×0.11=27.94mm 일 때
(d) 안정검토시에는 구조물 및 뒷굽상면토사의 관성력을 고려하고 벽체단면 설계시
에는 벽체자중의 관성력을 무시한다.
(3) 상재하중
옹벽배면에 작용하는 상재하중은 실제 재하되는 상재하중에 대하여 검토하여야
하며, 옹벽에서 발생되는 변위의 영향을 받는 구조물이 배면에 있을 경우에는
옹벽 및 옹벽벽체의 변위에 따른 구조물의 안전을 확인. 노면에 작용하는
활하중은 배면경사가 수평인 구간에 재하한다.
(4) 풍하중
옹벽에 설치된 방음벽에 작용하는 풍하중의 크기는 0.15 t/ 으로 함. 단, 풍하
중을 저감시킬 수 있는 구조를 가지는 방음벽에 대하여는 위 값을 감소시켜
적용한다.
(5) 수 압
배수공이 적절히 설치되지 않는 옹벽의 설계는 수압의 영향을 고려한다. 이
때의 수압은 옹벽의 구체에 작용하는 정수압으로 본다.
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2 .3 옹벽의 설계 조건
2.3.1 뒷채움 흙의 성질 및 형상
뒷채움 흙은 원활한 배수가 이루어질 수 있도록 사질토 또는 선택층을 사용한다.
사면의 안정을 위하여 뒷채움 흙의 내부마찰각을 사면경사각 이상으로 하였으며
점착력은 무시한다.
< 표 2- 4>
사면 경사 뒷채움 흙 내부마찰각 단위중량 비 고
수 평 사질토 30° 1.9 t/ m 3 활동방지벽 없음
1 : 1.8 사질토 30° 1.9 t/ m 3 활동방지벽 설치
1 : 1.5 선택층 35° 2.0 t/ m 3 활동방지벽 설치
사면의 높이는 지진 고려시에는 옹벽높이의 0, ¼, ½, 1.0, 2.0배로 적용하고, 지진을
고려하지 않을 경우에는 무한사면의 경우를 추가로 적용한다. 지진시에 높은 사면의
단면을 고려하지 않는 이유는 현행 성토사면경사와 성토재료의 관계에서 수치해석상
사면의 안정이 확보되지 않기 때문이다. 현장사무실에서는 실제 뒷채움 흙의 내부
마찰각과 점착력을 고려하여 적정단면을 설계하여야 한다.
중력식 및 반중력식 옹벽의 경우 적용 옹벽높이가 높지 않으므로 옹벽높이의 ¼의
경우는 제외한다.
< 표 2- 5>
구 분 역T 형 및 L형 중력식 및 반중력식
사면의 높이
수평
¼H
½H
1.0H
2.0H
∞
수평
½H
1.0H
2.0H
∞
2.3.2 기초지반의 조건
옹벽기초의 지지 층은 하부 압밀 층이 없고 기초 폭의 2.0배 이내에 연약 층이
존재하지 않는 사질토 층으로써 지지 층의 내부 마찰각 ψ는 35°이상, 지반
극한 지지력 qu 는 90 t/ m 2이상이 되어야 한다.
지지 층의 내부 마찰각 ψ를 35°이상으로 제한한 것은 옹벽의 마찰저항력을
확보하여 활동에 대한 안정을 기하기 위한 것이다.
2.3.3 하중 조건
1) 사하중 및 흙쐐기 자중
사하중 및 흙쐐기의 자중은 「설계기준」 하중편의 단위중량을 기준으로 산출한다.
흙쐐기의 자중에 대하여 상기 단위중량을 고려할 경우 포장층의 단위중량을 별도로
고려하지 않는다.
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2) 상재 하중 (도·시 Ⅰ편 2.8)
옹벽표준도의 배면 수평구간에 재하하는 상재하중은 도로에 설치된 옹벽에 작용하는
활하중(q = 1.00 t/ m 2)을 적용한다. 지진시의 안정계산 및 단면 검토시에는 안전율 및
실제토압과의 차이를 고려하여 상재하중을 재하하지 않는다.
3) 풍하중 및 수압
옹벽표준도는 방음벽이 설치된 옹벽이나 수압이 작용하는 옹벽에 대해서는 설계되지
않는다. 옹벽표준도를 적용하기 위하여는 옹벽배면에 수압이 작용하지 않도록 충분한
배수시설이 확보되어야 하고 방음벽이 설치된 경우에는 별도로 검토한다.
4) 지진하중
지진시의 토압산출을 위하여 M on on obe - Okabe의 의사- 정적 해석방법을 사용한다.
토압계산은 상시와 같이 흙쐐기의 자중에 수평 및 수직 지진계수를 곱한 지진력을
포함하여 힘의 평형에 대하여 계산한다. 그리고 지진가속도 계수는 경제적인 구조
물이 되도록 최대 허용변위량 d를 결정하고 변위식을 이용하여 지진가속도 계수를
결정한다.
2.3.4 사용 재료
옹벽 구조물은 외력에 의한 안정과 부재단면의 안전에 지배되는 구조물로서 콘크리트
및 철근의 설계기준 강도 증가에 따른 단면두께, 철근량 등의 변화에 의한 경제적인
효과는 미소하나 구조물의 내구성 및 품질의 향상에 미치는 효과는 지대하다.
철근콘크리트 구조물의 설계강도의 조합으로 철근 σy =3000 kg/ cm 2 일 때 콘크리트
σy =240 kg/ cm 2 이상을 적용하는 것으로 하였다.
1) 재료의 강도
< 표 2- 6>
구 분 재 료 최소강도(kg/ cm 2 ) 비 고
역 T 형 및 L형콘 크 리 트 240
철 근 3000 SD30
중력식 및 반중력식콘 크 리 트 180
철 근 3000 SD30
2) 재료의 탄성계수
ㆍ콘 크 리 트 : E c = 2.32×105 kg/ cm 2
ㆍ철 근 : E s = 2.04×106 kg/ cm 2
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2 .4 안정검토
옹벽구조물은 평상시와 지진시의 사용하중에 대하여 활동, 전도 및 지지력에 대하여
안정하여야 한다. 풍하중이 작용할 경우의 안정검토는 지진시의 안전율을 사용하고,
지진시에는 옹벽구조물과 뒷채움흙에 작용하는 관성력을 고려하여 안정을 검토한다.
2.4.1 활동에 대한 안정
1) 최소 안전율(도·시 Ⅳ편 7.3.3)
활동은 저판과 흙 또는 가상활동면의 마찰저항력으로 안정을 유지한다.
안전율 : 평상시 1.5, 지진시 1.2 이상.
2) 지반 마찰 계수
(가) 활동방지벽이 없을 때
콘크리트와 흙 : μ = 0.50
(나) 활동방지벽이 있을 때
흙 과 흙 : μ1 = tanΦ , 콘크리트와 흙 : μ2 = 0.50
3) 안전율 계산
F ·S =( W + P V )·μ
P h
4) 활동방지벽(도·시 Ⅵ편 7.3.3)
(가) 활동방지벽 설치위치의 결정
활동방지벽에 의한 마찰저항력 측면에서는 옹벽의 배면에 설치할수록 유리하나,
옹벽 뒷굽판 끝단에 설치할 경우 활동방지벽 깊이에 따른 토압의 증가가 예상
되므로 토압이 증가하지 않는 범위내에서 배면측에 근접되게 설치한다.
< 그림 2- 8 활동방지벽 설치 위치>
(나) 활동방지벽이 있을 때의 마찰저항력
가) 합력의 작용점이 저판의 중심으로부터 저면 폭의 1/ 6 이내에 있는 경우
<그림 2- 9>
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V 1 : 활동방지벽 정면 지반반력하중
V 2 : 활동방지벽 후면 지반반력하중
μ1 : 흙과 흙의 마찰계수
μ2 : 콘크리트와 흙의 마찰계수
H u : 마찰저항력
H u = μ 1·V 1 +μ 2·V 2
(다) 활동방지벽의 높이
활동방지벽의 높이 : 저판 높이의 2/ 3배이상, 저판 폭 B의 10∼15% 이내.
2.4.2 전도에 대한 안정
1) 최소 안전율
평상시 전도에 대한 저항모멘트는 작용 전도모멘트의 2.0배 이상이어야 한다.
하중의 합력이 작용하는 위치 : 평상시 저판의 중심으로부터 저판 폭의 1/ 6 이내,
지진시에는 저판 폭의 1/ 3이내이어야 한다.
2) 안전율 계산
F ·S =W ·x + P V ·B
P H ·y '
< 그림 2- 10>
2.4.3 지지력에 대한 안정
저판에 작용하는 최대 지반반력은 기초지반의 허용지지력보다 작거나 같아야 한다.
기초지반의 극한지지력에 대한 허용지지력은 상시에는 안전율 3.0, 지진시에는 안전율
2.0으로 나눈 값을 사용하고 지하수위의 영향을 고려하여 결정한다.
최대 지반반력을 산정하기 위한 반력분포는 편심 (e )이 B/ 6 이내일 경우에는 사다리
꼴분포로, 이상일 경우에는 삼각형분포로 가정하여 다음과 같이 계산한다.
qm a x ≤ 허용지지력 q a
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1) 편심이 B/ 6 이내일 경우
q m ax = VL ·B ·(1 + 6·e
B )여기서, qm a x : 저판의 최대 지반반력 (t/ ㎡)
V : 저판에 작용하는 연직하중 (t )
e : 저판중앙에서 작용하중의 합력점까지의 편심거리 (m )
B : 저판의 폭 (m )
L : 저판의 단위 깊이 (m )
2) 편심이 B/ 6 이상일 경우 (지진시 허용편심 : B/ 3)
q m ax = 2 × VL·x , x = 3 × (B / 2 - e )
여기서, x : 최대지반 반력이 작용하는 점에서 작용하중의 합력이 작용하는 점
까지의 거리 (m )
옹벽저판의 지지층은 하부에 압밀층이 없고 저판폭의 2.0배 이내에 연약층이 존재
하지 않는 사질토층. 또한 기초저면의 깊이는 동결심도 이상이어야 하며 최소 깊이
는 1.0m 이상이어야 한다. 옹벽저판의 지지층보다 더 연약한 하부층이 존재할 경우
에는 사면 활동에 대한 외적안정에 대하여도 추가로 검토한다.
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2 .5 부재의 설계 방법
2.5.1 전면벽
캔틸레버 옹벽의 전면벽은 저판에 지지된 캔틸레버로 설계한다.
2.5.2 앞굽판
캔틸레버 옹벽의 앞굽판은 저판에 지지된 캔틸레버로 설계하고 앞굽상면토사의
영향은 무시한다.
2.5.3 뒷굽판
저판의 뒷굽판은 전면벽에 지지된 캔틸레버로 설계. 저판에 작용하는 휨모멘트의
크기는 전면벽과 뒷굽판과의 접속점의 모멘트평형조건에 의하여 전면벽에 작용하는
휨모멘트를 초과하지 않는다.
M h e e l 〉 M w a ll 인 경우에는
M h e e l ' = M w a ll ,
로 보정하여 적용한다.
옹벽의 길이방향으로 지반조건이 크게 상이하거나 강성이 큰 벽체등에 접속되어 있을
경우의 뒷굽판은 상면에 재하되는 모든 하중에 대하여 저항하여야 하며 종방향에 대하
여도 설계되어야 한다.
2.5.4 활동방지벽(도·시 Ⅳ편 7.3.3)
활동방지벽에 작용하는 수평력의 작용위치는 지지지반에 관입된 활동방지벽 부분의
중앙점으로 하고 그 크기는 다음과 같다.
H T = {cA 1 + V 1 (μ 1 - μ 2 ) + V 2μ 2 }H B
H U
< 그림 2- 11 활동 방지벽에 작용하는 수평력의 작용위치>
여기서, HT : 활동 방지벽에 가해지는 수평력(t )
c : 지반의 점착력 (t/ m 2 )
μ1 : 흙과 흙사이의 마찰계수
μ2 : 콘크리트와 흙의 마찰계수
H u : 기초저면에 있어서 전단저항력 (t )
HB : 기초저면에 작용하는 수평력 (t )
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2.5.5 H aunch
- 헌치 철근에 대해서는 정확한 규정이 거의 없고 헌치에 설치하는 철근의 지름은
13mm이상으로 한다는 규정이 있다.
- 헌치 철근은 기존의 설계도면을 고려하여 경험적으로 균등하게 배분하는 것이 좋다.
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2 .6 옹벽 설계 예제
2.6.1 설계 조건 ( H = 5.000 m N = 1 : 1.80 Ho = 5.000 m )
< 그림 2- 12>
1) 옹벽 제원
① 옹 벽 의 높이 : 5.000 m
② 배면토의 구배 : 1 : 1.80
③ 배면토의 높이 : 5.000 m
2) 흙의 특성
① 배 면 토
- . 단 위 중 량 : 1.90 t/ m 3
- . 내부 마찰각 : 30.0 。
② 기초 저면
- . 단 위 중 량 : 2.00 t/ m 3
- . 내부 마찰각 : 35.0 。
③ 마찰계수
- . 흙과 콘크리트 : 0.500
- . 흙과 흙 : 0.700
3) 콘크리트
① 단 위 중 량 : 2.50 t/ m 3
② 설 계 강 도 : 240.00 kg/ cm 2
③ 철근항복응력: 3000.00 kg/ cm 2
4) 단면형태
<표 2- 7>
절점 x y 절점 x y
P 1 0.000 0.000 P5 0.890 5.000
P 2 0.000 0.450 P6 1.000 0.500
P3 0.500 0.500 P7 3.800 0.450
P4 0.590 5.000 P8 3.800 0.000
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2.6.2 안 정 검 토
2.6.2.1 상 시
1) 작 용 하 중
① 수 직 력
<표 2- 8>
구 분 중 량 거 리 모 멘 트
콘크
리트
A 1 0.594 0.254 0.151
A 2 0.619 0.557 0.345
A3 3.750 0.740 2.775
A4 0.756 0.930 0.703
A5 3.325 2.375 7.898
흙 S 1 0.470 0.963 0.453
S2 24.073 2.403 57.837
S3 4.469 2.830 12.648
계 38.056 - 82.811
< 그림 2- 13>
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② 토 압
< 표 2- 9>
파 괴 각 쐐기 중량 작 용 각 배 면 각
49.20° 64.970 24.60° 연직가상배면
<표 2- 10>
구 분 토 압 거 리 모 멘 트
작용토압 21.465
수평방향 19.517 2.206 43.046
수직방향 8.934 3.800 33.948
2) 활동 검토
P v = 38.056 + 8.934 = 46.990 t
P r = 0.5 × P v = 23.495 t
P s = 19.517 t
F·S = P r / P s = 1.204 〈 1.5
▷ 활동방지벽 설치
<그림 2- 14>
P r = tan (Φ) × V 1 + 0.50 × ( V2 + V3 )
= 0.70 × 35.926 + 0.50 × 11.063
= 30.688 t
F·S = P r / P s = 1.572 〉 1.5 ∴ O . K
3) 전도 검토
M r = 82.811 + 33.948 = 116.759 t·m
M o = 43.046 t·m
F·S = M r / M o = 2.712 〉 2.0 ∴ O . K
- 18 -
4) 지지력 검토
P v = 38.056 + 8.934 = 46.990 t
M n e t = 116.759 - 43.046 = 73.713 t·m
e = B/ 2 - M n e t/ P v = 0.331 m
e 〈 B/ 6 = 0.633 m ∴ O . K
q t o e = P v / B × ( 1 + 6e/ B ) = 18.835 t/ m 2
qh e e l = P v / B × ( 1 - 6e/ B ) = 5.897 t/ m 2
q t o e 〈 q a l lo w = 30 t/ m 2 ∴ O . K
2.6.2.2 지 진 시
1) 작 용 하 중
① 관 성 력 (K h =A/ 2=0.055)
< 표 2- 11>
구 분 중 량 거 리 모 멘 트
콘크
리트
1 0.033 0.238 0.008
2 0.034 1.682 0.057
3 0.206 2.500 0.516
4 0.042 1.682 0.070
5 0.183 0.238 0.043
흙 1 0.026 3.500 0.091
2 1.324 2.737 3.624
3 0.246 5.539 1.362
계 2.093 - 5.771
② 지진시 토압
< 표 2- 12>
흙 쐐 기
파 괴 각
흙 쐐 기
중 량
정적분력
작 용 각
동적분력
(수평력)
동적분력
작 용 각
50.00° 60.141 24.96° 3.308 수 평
< 표 2- 13>
구 분 토 압 거 리 모 멘 트
수평
방향
정적분력 18.721 2.206 41.291
동적분력 3.308 3.970 13.132
소 계 22.029 54.423
수 직 방 향 8.712 3.800 33.106
- 19 -
2) 활동 검토
P v = 38.056 + 8.712 = 46.768 t
P r = 0.5 × P v = 23.384 t
P s = 22.029 + 2.093 = 24.122 t
F·S = P r / P s = 0.969 〈 1.2
▷ 활동방지벽 설치
<그림 2- 15>
P r = tan (Φ) × V 1 + 0.50 × ( V2 + V3 )
= 0.70 × 42.140 + 0.50 × 4.628
= 31.821 t
F·S = P r / P s = 1.319 〉 1.2 ∴ O . K
3) 편심 및 지지력 검토
M r = 82.811 + 33.106 = 115.917 t·m
M o = 54.423 + 5.771 = 60.193 t·m
M n e t = 115.917 - 60.193 = 55.724 t·m
e = B/ 2 - M n e t/ P v = 0.709 m
e 〈 B/ 3 = 1.267 m ∴ O . K
e 〈 B/ 6 = 0.633 m 이므로
X = 3 × ( B/ 2 - e ) = 3.574 t
q t o e = ( 2 × P v ) / X = 26.168 t/ m 2
q t o e 〈 q a l lo w = 45 t/ m 2 ∴ O . K
2.6.3 단면력 계산
2.6.3.1 상 시
1) 벽 체
① 하 단 부
< 표 2- 14>
파 괴 각 쐐기 중량 작 용 각 배 면 각
44.00° 48.497 10.00° 1.40°
- 20 -
< 표 2- 15>
구 분 토 압 거 리 모 멘 트
작용토압 11.744
수평방향 11.513 1.500 17.269
수직방향 2.321
S = 11.513 × 1.8 = 20.723 t
M = 11.513 × 1.500 × 1.8 = 31.084 t·m
② 중 간 부
< 표 2- 16>
파 괴 각 쐐기 중량 작 용 각 배 면 각
38.20° 21.614 10.00° 1.40°
< 표 2- 17>
구 분 토 압 거 리 모 멘 트
작용토압 3.088
수평방향 3.027 0.750 2.270
수직방향 0.610
S = 3.027 × 1.8 = 5.448 t
M = 3.027 × 0.750 × 1.8 = 4.086 t·m
2) 기 초
① 지반 반력
M r = 82.811 × 1.5 + 33.948 × 1.8 = 185.322 t·m
M o = 43.046 × 1.8 = 77.483 t·m
M n e t = 185.322 - 77.483 = 107.840 t·m
P v = 38.056 × 1.5 + 8.934 × 1.8 = 73.165 t·m
e = 3.800 / 2 - 107.840 / 73.165 = 0.426m 〈 B/ 6 = 0.633 m
q t o e = P v/ B × ( 1 + 6e/ B ) = 32.207t/ m 2
- 21 -
< 그림 2- 16>
①,③ : 전단검토단면
②,③ : 휨 검토단면
qh e e l = P v / B × ( 1 - 6e/ B ) = 6.301 t/ m 2
q t o e = 32.207 t/ m 2 , q s 1 = 30.503 t/ m 2
qm 1 = 28.798 t/ m 2 , qm 2 (q s 2 ) = 25.390 t/ m 2
qh e e l = 6.301 t/ m 2
② 앞 굽
S = (q t o e + q s t ) / 2 × 0.300 - 앞굽자중
= ( 32.207 + 30.503 ) / 2 × 0.30 - 0.523
= 8.883 t
M = 1/ 3 × ( q t o e - qm 1 ) × 0.502 + 1/ 2 × qm 1 × 0.502
- M oment of 앞굽자중
= 1/ 3 × ( 32.207 - 28.798 ) × 0.502 + 1/ 2 × 28.798 × 0.502
- 0.891 ×0.25
= 3.665 t·m
③ 뒷 굽
S = - (q s 2 + qh e e l ) / 2 × 2.80
+ Soil W eight + 뒷굽자중 + 연직토압
= - ( 25.390 + 6.301 ) / 2 × 2.80 + 42.804 + 4.987
+ 16.081
= 19.505 t
M = - 1/ 6 × ( qm 2 - qh e e l ) × 2.802 - 1/ 2 × qh e e l × 2.802
+ M om ent of Soil + M om ent of 뒷굽자중
+ M om ent of 연직토압
- 1/ 6 × ( 25.390 - 6.301 ) × 2.802 - 1/ 2 × 6.301 × 2.802
+ 36.109 × 1.40 + 6.704 × 1.83
+ 4.987 × 1.38 + 16.081 × 2.80 × 2/ 3
= 50.150 t·m
※ 뒷굽에 대한 계산모멘트가 벽체에 작용하는 모멘트 보다 크므로
벽체에 작용하는 모멘트 M = 31.084 t·m 적용한다.
- 22 -
3) 활동 방지벽
S = { V 1 × ( t an Φ - 0.5 ) + V 2 × 0.5 } × H b/ H u
= { 58.446 × ( 0.700 - 0.500 ) + 5.656 × 0.500 } × 35.131 /
48.284
= 10.572 t
M = 1/ 2 × S × H s w
= 1/ 2 × 10.572 ×0.500
= 2.643 t·m
2.6.3.2 지 진 시
1) 벽 체
① 하 단 부
< 표 2- 18>
흙 쐐 기
파 괴 각
흙 쐐 기
중 량
벽 면
마 찰 각
배 면
경 사 각
동적분력
(수평력)
44.80° 45.104 10.00° 1.40° 2.481
< 표 2- 19>
구 분 토 압 거 리 모 멘 트
작 용 토 압 13.982
수평
방향
정적분력 11.314 1.492 16.880
동적분력 2.481 2.737 6.789
수 직 방 향 2.281
S = 0.75 × ( 11.314 + 2.481 ) × 1.8 = 18.623 t
M = 0.75 × ( 11.314 × 1.492 + 2.481 × 2.737 ) × 1.8 = 31.953 t
② 하 단 부
< 표 2- 20>
흙 쐐 기
파 괴 각
흙 쐐 기
중 량
벽 면
마 찰 각
배 면
경 사 각
동적분력
(수평력)
38.80° 19.99 10.00° 1.40° 1.100
< 표 2- 21>
구 분 토 압 거 리 모 멘 트
작 용 토 압 4.146
수평
방향
정적분력 3.002 0.743 2.231
동적분력 1.100 1.368 1.505
수 직 방 향 0.605
- 23 -
S = 0.75 × ( 3.002 + 1.100 ) × 1.8 = 5.537 t
M = 0.75 × ( 3.002 × 0.743 + 1.100 × 1.368 ) × 1.8 = 5.044 t·m
2) 기 초
① 지반 반력
M r = 0.75 × ( 82.811 ×1.5 + 33.106 ×1.8 ) = 137.856 t·m
M o = 0.75 × 54.423 × 1.8 = 73.470 t·m
M n e t = 137.856 - 73.470 = 64.385 t·m
P v = 0.75 × ( 38.056 × 1.5 + 8.712 × 1.8 ) = 54.575 t
e = 3.800 / 2 - 64.385 / 54.575 = 0.720m 〉B/ 6 = 0.633 m
X = 3 × ( B/ 2 - e ) = 3.539 t
q t o e = ( 2 × P v ) / X = 30.839 t/ m 2
q t o e = 30.839 t/ m 2 , q s 1 = 28.661 t/ m 2
qm 1 = 26.483 t/ m 2 , qm 2 (q s 2 ) = 22.126 t/ m 2
② 앞 굽
S = (q t o e + q s 1 ) / 2 × 0.300 - 앞굽자중
= ( 30.839 + 28.661 ) / 2 × 0.30 - 0.392
= 8.533 t
M = 1/ 3 × ( q t o e - qm 1 ) × 0.502 + 1/ 2 × qm 1 × 0.502
- M oment of 앞굽자중
= 1/ 3 × ( 30.839 - 26.483 ) × 0.502 + 1/ 2 × 26.483 × 0.502
- 0.668 ×0.25
= 3.509 t·m
③ 뒷 굽
S = - q s 2 / 2 × 2.54 + Soil W eight + 뒷굽자중
+ 연직토압
= - ( 22.126 ) / 2 × 2.54 + 32.103 + 3.741
+ 11.761
<그림 2- 17>
①,③ : 전단검토단면
②,③ : 휨 검토단면
- 24 -
= 19.513 t
M = - 1/ 6 × qm 2 × 2.542
+ M om ent of Soil + M om ent of 뒷굽자중
+ M om ent of 연직토압
= - 1/ 6 × 22.126 × 2.542
+ 27.082 × 1.40 + 5.028 × 1.83
+ 3.741 × 1.38 + 11.761 × 1.87
= 50.508 t·m
※ 뒷굽에 대한 계산모멘트가 벽체에 작용하는 모멘트 보다 크므로
벽체에 작용하는 모멘트 M = 31.953 t·m 적용한다.
3) 활동 방지벽
S = { V 1 × ( t an Φ - 0.5 ) + V 2 × 0.5 } × H b/ H u
= { 49.405 × ( 0.700 - 0.500 ) + 3.099 × 0.500 } × 29.739 /
37.179
= 9.152 t
M = 1/ 2 × S × H s w
= 1/ 2× 9.152 ×0.500
= 2.288 t·m
2.6.4 철근량 계산 (강도 설계법)
1) 휨모멘트에 의한 철근량 계산
σc k = 240.0 k g/ cm 2 σy = 3000.0 kg/ cm 2
<표 2- 22>
설 계
단 면
Mu
( tm )
d
( cm )
A s
( cm 2 )
A s min
( cm 2 )
U se A s
dia @ ctc = ( cm 2 )벽 체 31.953 42.0 31.581 19.600 25 @ 125 40.536
벽체 (중간) 5.044 32.0 6.271 8.362 25 @ 250 20.268앞 굽 3.665 40.0 3.617 6.000 16 @ 250 7.944뒷 굽 31.953 40.0 33.374 18.667 25 @ 125 40.536
활동방지벽 2.643 30.0 3.485 4.646 16 @ 250 7.944
2) 전단에 대한 검토
τc = 8.2 kg/ cm 2
<표 2- 23>
설 계
단 면
Su
( t )
d
( cm )
b
( cm )
Sn
( t )
Av
( cm 2 )비 고
벽 체 20.723 42.0 100.0 27.588 0.0벽체 (중간) 5.537 32.0 100.0 21.019 0.0
앞 굽 8.883 38.0 100.0 24.961 0.0뒷 굽 19.513 40.0 100.0 26.274 0.0
활동방지벽 10.572 30.0 100.0 19.706 0.0
- 25 -
3 . 프로그램 개발
3 .1 V i s u al C ++ , M F C , OP E N GL 소개
3.1.1 Visual C++란?
프로그래밍 언어중 하나인 C++이라는 언어를 이용하여 프로그램을 손쉽게 개발할 수
있는 환경을 제공해 주는 프로그램이다. 컴파일러, 에디터, 디버거, 라이브러리, 그리고
이 모든 것을 관리해주는 통합환경까지 모든 것을 제공해주는 프로그램이 바로 Visual
C++이다.
3.1.2 MF C란?
MF C는 윈도우 프로그래밍을 작성할 때 필요한 방대한 라이브러리로서, 마이크로소
프트사에서 개발하여 Visual C++에 내장 시켜 놓은 것이다. 일반적으로 MF C를 이용
하여 프로그램을 개발하면, 이것을 이용하지 않는 경우보다 프로그램 개발 효율을 수
십 배나 높일 수 있기 때문에 MF C를 이용할 수 있는 상황에서는 최대한 이용하여 개
발을 하는것이 좋다. 또한 우리가 Visu al C++를 배운다고 하는 것은 바로 MF C를 이
용하느냐 아니냐 하는 것이다. 그리고, MF C는 철저하게 C++의 개념으로 만들어졌기
때문에 C++의 개념을 잘 이해하지 않고서는 제대로 배울 수 없다.
3.1.3 OPEN GL이란?
Open GL은 Silicon Graphics사에서 자사의 워크스테이션에서 사용하던 IRIS GL이라
는 그래픽 라이브러리를 기종에 관계없이 사용할 수 있도록 여러 회사들과 컨소시움을
구성하여 표준을 정하고 이를 바탕으로 만들어진 그래픽 라이브러리이다. 물론 이외
에도 아주 많은 수의 그래픽 라이브러리가 있지만 이것만큼 많이 사용되는 라이브러리
는 없으리라고 본다. 그 이유는 실리콘 그래픽스사에서 처음 워크스테이션을
만들 때, 그래픽 기능을 최고로 만드는데 치중을 하였고, 이 결과 IRIS GL이라
는 라이브러리가 만들어졌다. 이 라이브러리는 그 당시에는 획기적인 결과를
화면상에 나타내는 라이브러리로 각광을 받게 되었고, 이를 바탕으로 제작된
소프트웨어가 아주 많았다. 실리콘 그래픽스사는 여기에 그치지 않고 사용하
기 쉬운 여러가지 그래픽 툴들을 IRIS GL 을 기반으로 만들었는데, 이러한 것
들이 Inv entor , Perform er등이다. 물론 다른 업체에서도 이를 기반으로 하는
각종 어플리케이션과 라이브러리를 만들었지만, 현재에도 고수준의 그래픽 라이
브러리로는 Inv entor와 Perform er를 따라갈 수 없다고 필자는 생각한다. 이러
한 상황에서 실리콘 그래픽스에서는 OpenGL을 개발하게 되었고, 예전에 개발
된 여러가지 툴들을 이를 기반으로 사용할 수 있도록 변환을 하고 있다. 현재
는 Inv entor의 Open GL버젼인 OpenInv entor가 나와있다. Perform er 역시 조만간
OpenPerform er라는 이름을 가지고 사용자들에게 선을 보이리라 생각된다.
- 26 -
3 - 2 프로그램 사용방법
3.2.1 단면의 선택
메뉴에서 옹벽의 종류를 선택한다.
현재에서는 캔틸레버 옹벽설계의
프로그램 단계밖에 없으므로 캔틸레버
단면을 선택한다.
<그림 3- 1 Program >
<그림 3- 2 Sect ion >
- 27 -
3.2.2 단면 및 옹벽 제원의 입력
- Select Sect ion : 캔틸레버 옹벽에서의 단면 형태를 선택한다.
- Unit : 단위계를 선택한다.
- M aterial : 콘크리트 강도와 철근의 강도를 선택한다.
- Backfill : 뒷채움흙의 형태에 따라 토압계산이 다르므로 뒷채움흙의 형태를 선택해준다.
- Soil : 뒷채움흙과 기초지반 성질을 입력해준다.
- Sect ion : 옹벽 단면의 제원을 입력한다.
- Slope : 벽체의 형태에 따라 전면벽의 경사도를 계산 또는 입력한다.
<그림 3- 3 Input Dialog >
<그림 3- 4 Slope>
- 28 -
Slope
- H aun ch : 헌치의 유무 체크와 존재시 헌치의 크기를 입력한다.
- 피복두께 : 벽체와 기초등의 피복의 두께를 입력한다.
- 전단키 : 전단키의 사용여부 체크와 사용시 전단키의 크기를 입력한다.
- Calculat e Button : 위의 옹벽제원을 입력받고 계산하여 철근량을 산출해내거나 error시
error 체크를 한다.
- Design Button : 위의 모든 입력값과 계산된 철근량을 M ain W in dow로 보내고 단면제원
에 따라 단면의 형태를 Draw in g 한다.
3.2.3 Design
- W A LL : 벽체의 수직 철근량과 수평 철근량을 보여준다.
- BA SE : 기초의 뒷굽과 앞굽, 온도 및 수축 철근량을 보여준다.
- Shear Key : 전단키의 철근량을 보여준다.
- H aun ch : 헌치의 존재유무를 보여준다.
3.2.4 철근의 종류, 수, 배근간격
- 철근의 종류, 수, 배근간격 Button : 각각의 철근량에 따라 적당한 철근을 선택하고, 배근
간격을 입력한다.
<그림 3- 5 Design >
- 29 -
- 요소 : 철근이 배근될 부분 (Button으로 되어 있다.)
- A S : 선택된 철근의 철근량 ( 위의 표에서 선택 후 Button을 Click )
- 배근 간격 : 철근의 배근 간격을 입력한다.
- T otal A S : A S와 배근 간격에 따라서 자동으로 계산된 총 철근량을 보여준다.
- SELECT ION Button : 위 Dialog의 모든 값들을 M ain W in dow로 보낸다.
- List Box : 각 요소에 따른 선택된 철근의 종류와 개수,
배근 간격을 보여 준다.
- DESIGN BAR Button : List Box에 따라 각 요소별로
철근도면을 Draw ing 한다.
<그림 3- 6 철근량> < 그림 3- 7 철근 선택 Dialog >
< 그림 3- 8 List Box >
- 30 -
3.2.5 DESIGN BAR
< 그림 3- 9 DE SIGN BAR >
- 31 -
4 . 참고문헌
- 철근 콘크리트 구조설계 실무 대한주택공사 주택연구소 (기문당)
- 극한 강도법에 의한
철근 콘크리트 구조설계 예제집 대한건축학회
(1995 개정판)
- 철근콘크리트 설계 정일영 외 (엔지니어즈)
- 콘크리트 구조설계 기준 건설교통부 (기문당)
- 옹벽의 설계와 기준
- Microsoft
Visual C++ 6.0 - Bible 이이표 . 김병세 공저(삼양출판사)
- Visual C++ 6 완벽가이드 김용성 저 (영진출판사)
- Visual C++ Programmin g
- Bible Ver .6.x 이상엽 저 (영진출판사)
- OPEN GL - SUPERBIBLE 신현주 역 (에프원)
- 32 -
5 . 관련규준
4.1.2 휨재의 최소철근
(1) 휨재의 어떤 단면에 대하여서도, (2) 항의 경우 이외에 해석상 정모멘트에 대한 보강
이 필요한 곳에는 철근비 를 다음의 값 이상으로 하여야 한다.
m in = 14 / f y
웨브가 인장측이 되는 T 형보나 장선에서 철근비는 웨브의 폭을 사용하여 계산한다.
(2) 모든 단면에서 정 또는 부모멘트에 의한 철근의 단면적은 해석에 희한 소요 단면적보
다 적어도 1/ 3 이상 더 크게 할 경우 (1)항의 규정을 적용하지 아니 할 수 있다.
4.7.3 벽체의 최소 철근량
(1) 벽체의 수직 및 수평 최소 철근은 4.7.3(2) 및 4.7.3 (3) 의 규정에 따른다. 다만,
4.3.4.5(3)(나) 및 4.3.4.5 (4)의 규정에 의한 전단 보강철근의 소요량이 다 많을 경우에
는 그에 따른다.
4.3.4.5(3)(가)- 콘크리트 전단강도 V c 는 벽체에 압축력 N u가 작용할 때에는
0.53 f ' c hd 이하로 하고 ,인장력 N u가 작용할 때는 식(4.3.8)에 의한
값 이하로 한다. 다만, 아래 식 (4.3.32)와 (4.3.44)의 값 중 작은 값을 취
해도 좋다.
V c = 0.53 ( 1 +N u
35 A g) f ' c b w d (4.3.8)
V c = 0.88 f ' c hd +N u d4 l w
(4.3.32)
V c = 0.16 f ' c+l w (0.33 f ' c +0.2
N u
4 l w
(M u
V u-
l w
2 )(4.3.33)
여기서, N u가 인장력이면 음으로 취급하고 (Mu/ Vu - l w / 2)가 음이면 식 (4.3.33)은
적용하지 않는다.
4.3.4.5 (3)(나)- 계수전단력 V u 가 전단강도를 V c 를 초과할 때, 수평 전단 보강근이
식 (4.3.1)과 식(4.3.2)를 만족하도록 배근되어야 하며, 이때 전단강도 V s
는 다음 식에 의해 계산된다.
V s =A v f y d
s 2(4.3.34)
V u V n (4.3.1)
V n = V c + V s (4.3.2)
V c = 0.53 f ' c b w d (4.3.3)
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여기서, A v 는 거리 s 2내에 있는 수평 전단 보강근의 단면적이고거리 d는
4.3.4.5 (2)(다)에 따라 계산한다.
4.3.4.5 (2)(다)- 벽체면내의 수평 전단력에 대해 설계할 때 d값으로는 0.8 l w 로 취한
다. 다만, 변형도 적합 해석법에 의해 계산할 때는 압축연단으로부터
인장철근 중심까지의 거리 d가 0.8 l w 보다 큰 값을 사용할 수 있다.
4.3.4.5 (4)- 구조제한
(가). 계수 전단력 V u 가 V c / 2 이하일 때의 보강근은 4.3.4.5 (3)과 아래 (나),
(다),(라)항 또는 4.7에 따라 배근하고, V u 값이 V c / 2를 초과할 때의 전
단력을 저항하기 위한 벽체 보강근은 4.3.4.5 (3)과 아래 (나),(다),(라)항에
따라 배근한다.
(나). 전체 콘크리트 수직 단면적에 대한 수평 전단 보강근 단면적의 비 h 는
0.0025이상으로 한다.
(다). 수평전단보강근의 간격 s 2는 l w / 5, 3h 및 45cm 중 가장 작은 값 이하로
한다.
(라). 전체 콘크리트 수평 단면적에 대한 수직 전단 보강근 단면적의 비 n 은
다음 식 (4.3.35) 이상이고, 또한 0.0025이상으로 한다.
n = 0.0025 +0.5 ( 2.5 -h w
l w)( h - 0.0025) (4.3.35)
그러나, 요구되는 수평 전단 보강근보다 더 많이 배근할 필요는 없다.
(마). 수직 전단 보강근의 간격 s 1은 l w / 3, 3h 및 45cm 중 가장 작은 값 이하
로 한다.
(2) 벽체 전 단면적에 대한 최소 수직 철근비는 다음 각 항에 따른다.
(가) 기준 항복강도 4000 k g/ cm 2 이상으로서 직경 D16 이하의 이형철근에 대해서는
0.0012
(나) 기타 이형철근에 대해서는 0.0015
(다) 지름 16mm이하의 용접철망(이형 또는 원형)에 대해서는 0.0012
(3) 벽체 전 단면적에 대한 최소 수평철근비는 다음 각 항에 따른다.
(가) 기준 항복강도 4000 k g/ cm 2 이상으로서 직경 D16 이하의 이형철근에 대해서는
0.0020
(나) 기타 철근에 대해서는 0.0025
(다) 지름 16mm이하의 용접 철망에 대해서는 0.0020
(4) 지하시 외벽을 제외한 두께 25cm 이상의 벽체에 대해서는 다음의 각 항에 따라 철근
의 배근을 각 방향으로 벽면에 평행하게 2단으로 배근한다.
(가) 벽체의 외측 쪽의 배근은 각 방향에 대하여 전 소요철근량의 1/ 2 이상, 그리고
2/ 3 이하로 하며 외측면으로부터 5 cm 또는 벽두께의 1/ 3 이내에 배근한다.
(나) 벽의 내측면에 대한 배근은 그 방향에서의 소요 철근량의 잔여분을 내측면으로부
터 2cm 또는 벽두께의 1/ 3 이내에 배근한다.
(5) 수직 및 수평철근의 배근 간격은 벽두께의 3배 이하 또는 45cm 이하가 되도록 한다.
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(6) 수직철근은 그 철근량이 벽체 단면적의 0.01배 이하이거나 수직철근이 압축철근으로 산
정된 것이 아닐 때에는 횡방향 띠철근으로 묶지 않을 수 있다.
(7) 모든 창이나 출입구 등의 개구부의 주위에는 4.7.3 (1) 및 4.7.3 (2)에 규정된 최소 배근
이외에도 2개의 D13이상의 철근을 배치하며 그 철근은 개구부의 모서리에도 적어도
60cm이상 연장, 정착시킨다.
4.5.4.1 슬래브의 건조수축 및 온도철근
(1) 휨 인장철근이 한 방향으로만 배치되고 있는 슬래브에 있어서는 휨 인장철근에 직교해
서 건조수축 및 온도 응력에 대한 철근을 배치한다.
(2) 건조수축 및 온도에 대해서 사용하는 이형철근은 다음과 같이 배치한다.
(가) 건조수축 및 온도에 대한 철근의 철근비는 아래에 표시한 값 또는 0.0014이상으로
한다.
(a ) 기준 항복강도 f y 가 3500 k g / cm 2 이하인 이형철근을 사용한 슬래브;0.0020
(b ) 기준 항복강도 f y 가 4000 k g / cm 2 인 이형철근 또는 용접철망 (원형 또는
이형)을 사용한 :0.0018
(c) 0.35%의 항복변형도에 대한 항복강도가 4000 kg / cm 2을 초과하는 철근을
사용한 슬래브 : 0.0018*4000/ f y
(나) 건조수축과 온도에 대한 철근은 바닥 두께의 5배 또는 45cm중 작은 값 이하의
간격으로 배근한다.
B .2.6 철근의 간격제한
(1) 1단 배근에서 평행한 철근 사이의 순 간격은 d b 또는 205cm 이상, 그리고 굵은 골재
최대 치수의 4/ 3 이상으로 한다.
(2) 평형 철근이 2단 이상으로 배근되어 있을 경우 단과 단 사이의 순간격은 2.5cm 로
하고 상단의 철근은 하단 철근의 바로 위에 놓이도록 한다.
(3) 나선형 철근 또는 띠철근 기둥에서 축방향 철근사이의 순간격은 1.5 d b 또는 4 cm
이 상으로 한다.
(4) 철근사이의 순간격 제한은 접촉이음과 이웃이음에도 적용한다.
(5) 벽체 및 콘크리트 장선구조 이외의 콘크리트 슬래브에서 주요 휨 철근 간격은 벽이나
슬래브 두께의 3배 혹은 45cm 보다 작게 한다.
3.2.2 소요강도
(4) 토압력 H를 설계에 포함시켜야 할 경우 소요강도 U는 다음 값 이상으로 한다.
U = 1.4D + 1.7L + 1.7H (3.2.4)
다만, D 또는 L이 H의 영향을 감소시키는 경우 소요강도는 1.4D대신에 0.9D를 사용하
고 L은 0으로 한다
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b =0.85 1 f ' c
f y
63006300 + f y
식(3.3.7)
8.2 철근의 정착
8.2.1 정착 일반
이 장에서 사용하는 f ck 값은 26.5 k gf/ cm 2 을 초과하지 않아야 한다.
8.2.2 인장 이형철근 및 이형철선의 정착
인장 이형철근 및 이형철선의 정착길이 l d 는 식 8.2.1에 보정계수를 곱한값이나 식8.2.2에 의
해 계산된 값 중 큰 값으로 한다. 휨부재에 배근된 철근량이 해석에 의해 요구되는 소요 철근량
을 초과하는 경우는 계산된 정착길이에 (소요A S / 배근A S )를 곱하여 정착길이를 감소시킬
수 있다. 그러나 이렇게 구한 정착길이 l d 는 항상 30 cm 이상이어야 한다.
l db =0.152 d bf y
f ck식 8.2.1
철근 배근 위치, 에폭시 도막 여부 및 콘크리트의 종류에 따른 보정계수
< 표 5- 1>
조건 철근지름 D19 이하의 철근과 이형철선 D22 이상의 철근
정착되거나 이어지는 철근
의 순간격이 d b 이상이고 피
복두께도 d b 이상이면서 l d
전 구간에 설계기준에서 규
정된 최소 철근량 이상의
스터럽 또는 띠철근을 배근
한 경우 또는 정착되거나
이어지는 철근의 순간격이
2 d b 이상이고 피복두께가
d b 이상인 경우
αβλ 1.25αβλ
기타 1.5αβλ 1.88αβλ
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에폭시 도막철근이 상부철근인 경우에 상부철근의 보정계수 α와 에폭시 도막계수 β의 곱
αβ가 1.7보다 클 필요는 없다.
l d =0.285d bf y
f ck
αβγλ
(c +K tr
d b )식 8.2.2
단,c + K t r
d b≤ 2.5
γ= 철근 또는 철선의 크기계수
D19 이하의 철근과 이형철선 0.8
D22 이상의 철근 1.0
c = 철근간격 또는 피복두께에 관련된 치수
철근 또는 철선의 중심으로부터 콘크리트 표면까지의 최단거리 또는 정착되는
철근 또는 철선의 중심간 거리의 1/ 2 중 작은 값을 사용하여 cm 단위로 나타낸
다.
<표 5- 2>
α = 철근배근 위치계수 α
상부철근 (정착길이 또는 이음부 아래 30 cm를 초과되게 굳지 않은 콘크리
트를 친 수평철근)
기타 철근
1.31.0
β = 에폭시 도막계수 β
피복두께가 3 d b 미만 또는 순간격이 6 d b 미만인 에폭시 도막철근 또는 철선
기타 에폭시 도막철근 또는 철선
도막되지 않은 철근
1.51.21.3
λ = 경량 콘크리트 계수 λ
f s p 가 주어지지 않은 경량 콘크리트
f s p 가 주어진 경량 콘크리트
일반 콘크리트
1.3
1.8 f ck
f s p≥1.0
1.0
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K tr = 횡방향 철근지수
=A trf y t
107 s n
횡방향 철근이 배근되어 있더라도 설계를 간편하게 하기 위해 K t r = 0
으로 사용할 수 있다.
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