벽체설계(개정기준반영)

[아키돈]

킴아카의 테마특강문제풀이중 발췌

제6장 기초 및 벽체, 옹벽 구조제한 파트

테마 1．

1. 테마제목 : 기타 기초 및 벽체 구조

테마에 대한 출제경향분석

(1）기초구조 구조제한

(2) 벽체구조 구조제한

(1) 기초 및 벽체 구조제한

1) 기초판 설계

1) 원칙

① 기초판의 면적을 계산할 때에는 기둥하중은 하중계수를 곱하지 않는다. 결국 실제의 작용하중인 사용하중을 적용하는 방법에 의한다.  ② 기초판에 생기는 휨모멘트, 전단력을 구하기 위한 설계용 토압을 산정할 때에는 기둥에서 전달되는 고정하중, 활하중, 지진하중 및 풍하중 등을 고려하여 작용하중에  하중계수를 곱하여 계산한다.  ③ 독립기초의 최소두께는 하단철근으로부터 150mm이상, 말뚝기초의 경우 300mm이상으로 한다.(기초판의 두께는 전단위험단면을 기본으로 두께 산정)  ④ 말뚝기초의 경우 말뚝의 반력은 각 말뚝 중심에 집중하중으로 작용한다고 가정하여 모멘트와 전단력을 계산할 수 있다.  ⑤ 독립기초에 있어서 기초바닥판의 휨모멘트 및 전단력은 기초판을 4개의 사다리꼴 캔틸레버로 보고 산정할 수 있다.

2)기초판의 휨 모멘트 설계

0512.3.1 휨모멘트에 대한 설계 2.1) 기초판 각 단면에서의 휨모멘트는 기초판을 자른 수직면에서 그 수직면의 한 쪽 전체 면적에 작용하는 힘에 대해 계산하여야 한다. 2.2) 기초판의 최대 계수휨모멘트를 계산할 때, 그 위험단면은 다음과 같이 구한다. ①콘크리트 기둥, 받침대 또는 벽체를 지지하는 기초판은 기둥 및 받침대 또는 벽체의 외면 ②조적조 벽체를 지지하는 기초판은 벽체중심과 벽체면과의 중간 ③강재베이스플레이트를 갖는 기둥을 지지하는 기초판은 기둥 외면과 강재베이스플레이트 연단과의 중간 2.3) 1방향 기초판 또는 2방향 정사각형 기초판에서 철근은 기초판 전체 폭에 걸쳐 균등하게 배치하여야 한다. 2.4) 2방향 직사각형 기초판의 각 방향 철근배치는 다음 규정을 따라야 한다. ① 장변방향 : 전 기초폭에 균등하게 배근 ② 단변방향 : 다음 식으로 산정한 부분 철근량을 단변에 해당하는 폭에 균등히 배근한다. 따라서, 유효폭 내에 배근되는 철근량 = 단변방향의 전체철근량 x  여기서, 기타 나머지 철근량은 바깥쪽에 균등히 배근한다. ③ 단, 유효폭은 기둥이나 받침대의 중심선이 유효폭의 중심이 되도록 하며, 기초판의 단변길이로 취한다.

2) 벽체 구조제한(KBC08 0511 규정)

벽체의 

정의

① 본 규정은 휨모멘트의 작용 여부에 관계없이 축력을 받는 벽체의 설계에 적용하여야 한다. 단,  캔틸레버식 옹벽의 설계는 별도 규정에 (0513)에 따라야 한다.

② 계수연직축력이 0.4이하이다.

③ 공칭강도에 도달할 때 인장철근의 변형률이 0.004 이상이어야  한다.

③  편심축하중, 수평하중 및 기타 하중에 대하여 안전하게 저항할 수 있도록 설계하여야 한다.

④ 정밀한 구조해석에 의하지 않는 한, 각 집중하중에 대한 벽체의 유효수평길이는 하중 간의 중심거리, 또한 하중지지폭에 벽체두께의 4배를 더한 길이를 초과하지 않는 값으로 하여야 한다.

(해설) 벽체의 정의는 형태만으로 정의되어서는 안 된다. 벽체는 중력하중의 영향이 작고, 국부하중을 분배시킬 수 있는 충분한 길이를 갖고 있어야 한다. 일반적인 기둥과 마찬가지로 큰 중력하중을 받는 벽체는 형태와 관계없이 기둥의 설계 및 배치원칙에 따라서 설계되어야 한다. 특히 인장철근의 변형율 조건과, 타이철근의 규정이 지켜져야 한다. 이 규정에서는 공칭인장변형율에 해당하는 철근비를 만족하도록 하고 있다.)

제한내용

① 최소 수직 및 수평 철근비

구분	최소수직철근비	최소 수평철근비
400MPa 이상으로서 D16 이하의 이형철근	0.0012	0.0020
기타	0.0015	0.0025
지름 16mm 이하의 용접철망	0.0012	0.0020

② 철근배치

  ㉠ 수직 및 수평철근의 배근간격은 벽두께 3배 이하, 450mm 이하로 한다.

  ㉡ 수직철근이 집중 배치된 벽체부분의 수직철근비가 0.01배 이상인 경우 횡방향 띠철근 설치하고, 이외 경우는 설치하지 않을 수 있다.

  ㉢ 띠철근의 수직간격은 벽체두께 이하로 한다. 다만 수직철근이 압축력을 받는 철근이 아닌 경우 횡방향 띠철근을 설치할 필요가 없다.

㉣ 0511.3.4 두께 250mm 이상의 벽체

두께 250mm 이상의 벽체에 대해서는 다음의 각 항에 따라 수직 및 수평철근을 벽면에 평행하게 양면으로 배치하여야 한다. 다만, 지하실 벽체에는 이 규정을 적용하지 않는다.

㉤ 0511.3.4.1 벽체의 외측면 철근

벽체의 외측면 철근은 각 방향에 대하여 전체 소요철근량의 1/2 이상, 2/3 이하로 하며, 외측면으로부터 50mm 이상, 벽두께의 1/3 이내에 배치하여야 한다.

㉥ 0511.3.4.2 벽체의 내측면 철근

벽체의 내측면 철근은 각 방향에 대한 소요철근량의 잔여분을 내측면으로부터 20mm이상, 벽두께의 1/3 이내에 배치하여야 한다.

 ③ 개구부 보강

   ㉠ 2-D16 이상의 철근으로 보강한다.

   ㉡ 보강철근의 정착길이는 개구부 모서리에서 600mm 이상으로 한다.

 ④ 0511.4.2 실용설계법

㉠ 0511.4.2.1 적용범위

직사각형 단면의 벽체로서 벽체구조의 필요 요구조건을 만족하고 계수하중의 합력이 벽두께의 중앙 1/3 이내에 작용하는 경우에는 실용설계법에 의하여 설계할 수 있다.

㉡ 0511.4.2.3 최소두께

벽체의 두께는 수직 또는 수평 받침점 간 거리 중에서 작은 값의 1/25 이상이어야 하고, 또한 100mm 이상이어야 한다.

지하실외벽 및 기초벽체의 두께는 200mm 이상으로 하여야 한다.

⑤ 0511.4.3 세장한 벽체의 대체설계법

0511.4.3.1 휨인장이 벽체설계를 지배하는 경우

휨인장이 벽체설계를 지배하는 경우 대체설계법 규정을 만족하도록 하여야 한다.

⑥ 0511.5 비내력벽

비내력벽의 두께는 100mm 이상이어야 하고, 또한 이를 횡방향으로 지지하고 있는 부재 간 최소거리의 1/30 이상이 되어야 한다.

3. 예상문제

1. 강도설계법에서 기초의 구조기준에 대한 설명중 바르지 않은 것은?

① 기초판의 면적을 계산할 때에는 기둥하중은 하중계수를 곱하지 않는다.

② 기초판에 생기는 휨모멘트, 전단력을 구하기 위한 설계용 토압을 산정할 때에는 기둥에서 전달되는 고정하중, 활하중, 지진하중 및 풍하중 등을 고려하여 작용하중에  하중계수를 곱하여 계산한다.

 ③ 독립기초의 최소두께는 상단철근으로부터 150mm이상, 말뚝기초의 경우 300mm이상으로 한다.

 ④ 말뚝기초의 경우 말뚝의 반력은 각 말뚝 중심에 집중하중으로 작용한다고 가정하여 모멘트와 전단력을 계산할 수 있다.

 ⑤ 독립기초에 있어서 기초바닥판의 휨모멘트 및 전단력은 기초판을 4개의 사다리꼴 캔틸레버로 보고 산정할 수 있다.

답)3

해설)독립기초의 최소두께는 “하단철근”으로부터 150mm이상, 말뚝기초의 경우 300mm이상으로 한다.