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기술사 답안 노트 ② — 철근·상세 용어 6제
답안 노트 1편(콘크리트 재료)에 이어 2편은 철근·배근 상세입니다. 형식은 같습니다 — 정의 → 식·기준값 → 그림 또는 표 → 유의사항, 각 항목이 답안지 한 페이지입니다.
1. 정착길이
정의 — 철근이 항복강도를 발휘할 때까지 뽑히지 않도록, 위험단면에서부터 확보해야 하는 최소 묻힘길이. 부착응력으로 힘이 콘크리트에 전달되는 데 필요한 길이다.
식·기준
인장 이형철근 ld = ldb × 보정계수 ≥ 300 mm
ldb = 0.6·db·fy / (λ√fck)
보정계수: 상부철근 1.3 / 에폭시 1.2~1.5 (α·β ≤ 1.7)
D19 이하 0.8
압축 정착 ≈ 인장의 40% 수준 (선단 지압 기여)
갈고리 정착 ldh = 0.24·β·db·fy/(λ√fck) — 직선의 40% 수준
표 — D22, SD400, fck 24 기준
| 방식 | 길이 |
|---|---|
| 인장 직선 | 약 1,090 mm |
| 상부철근 | 약 1,420 mm |
| 표준갈고리 | 약 440 mm |
유의사항 — “상부철근 판정은 부재 상부가 아니라 철근 아래 타설 깊이 300mm“가 감별 포인트(블리딩이 원인). 공간이 없으면 갈고리·확대머리로 — 외측 기둥·기초·깊은보에서 정착이 철근 지름을 제한한다는 실무 연결까지 쓰면 논술로 확장된다.
2. 겹침이음과 이음 등급
정의 — 두 철근을 나란히 겹쳐 콘크리트 부착을 매개로 응력을 전달하는 이음. 이음 위치의 응력 수준과 이음률에 따라 A·B급으로 나눠 길이를 달리한다.
식·기준
A급 (배근량 ≥ 소요량×2, 이음률 ≤ 50%) → 1.0 ld
B급 (그 외) → 1.3 ld
※ 어느 급이든 ≥ 300 mm, D35 초과는 겹침이음 금지
그림
인장 작은 곳에서 잇고, 한 단면에 몰지 않는다
━━━━━━━━━━┓
┏━━━┻━━━━━━━ ← 엇배치 (이음률 제어)
━━━━━━┻━━┓
┗━━━━━━━━
유의사항 — 상부철근은 중앙부에서, 하부철근은 지점부에서 잇는다(인장 최소 구간이 반대). [시공이음]과 같은 “중앙부”라도 근거가 다름(전단 vs 인장)을 대비시키면 이해도를 보여줄 수 있다. 이음 위치 미표기 시 현장이 정척 기준으로 정하게 된다는 리스크도 유효.
→ 상세: 이음길이 기준 · 가공조립도 읽는 법
3. 표준갈고리
정의 — 정착 공간이 부족할 때 철근 단부를 규정 각도로 구부려 기계적 정착을 확보하는 상세. 주철근용(90°·180°)과 스터럽·띠철근용(90°·135°)으로 나뉜다.
식·기준
주철근 90°: 연장 12db / 180°: 연장 4db ≥ 60mm
스터럽 135°: 연장 6db ≥ 75mm
구부림 내면 반지름: 지름별 하한 (급할수록 손상)
표
| 갈고리 | 어디에 | 왜 |
|---|---|---|
| 90° 12db | 주철근 정착 | 연장이 길어 정착 기여 |
| 135° 6db | 스터럽·후프 | 피복 탈락 후에도 풀리지 않음 |
| 90° (스터럽) | 비내진 한정 | 피복 떨어지면 풀림 |
유의사항 — 내진 답안에서 135°는 선택이 아니라 필수: 소성힌지 구간은 피복이 떨어져 나가는 것을 전제하므로, 심부에 박히는 135°만 유효하다. 갈고리 전체 길이가 물량(전장)에 들어간다는 실무 연결도 한 줄 가치.
4. 피복두께
정의 — 콘크리트 표면에서 최외단 철근(늑근 포함) 표면까지의 최단 거리. 내구성(열화인자 차단)·부착·내화를 위한 치수다.
식·기준
흙에 접하여 친 콘크리트(기초 저면) 80 mm
흙·옥외 공기 노출 40~60 mm (지름별)
옥내 20~40 mm (부재별)
유의사항 — “피복은 내구성 치수”가 논지의 축: 탄산화 수명 t=(c/A)² — 제곱이라 피복 10mm가 수십 년을 가른다. 측정 기준이 주철근이 아니라 늑근 표면이라는 점, 확보 수단이 스페이서(시공 항목이 아니라 구조 품질 항목)라는 점이 감점 방지 포인트. 두꺼울수록 좋은 것도 아님 — 균열폭 계산에서 피복이 커지면 표면 균열폭은 커지는 양면성까지 쓰면 상급 답안.
5. 최소 철근비와 최대 철근비
정의 — 휨부재 인장철근량의 하한과 상한. 하한은 균열과 동시에 파괴되는 취성을 막고, 상한은 압축지배(취성 압괴)를 막아 연성을 확보한다.
식·기준
최소 As,min = max(0.25√fck/fy, 1.4/fy)·bw·d
(판 부재는 수축·온도철근 0.0020·b·h 계열)
최대 εt ≥ 0.004 (휨부재 최소허용변형률)가 실질 상한
→ c/d ≤ 0.003/(0.003+0.004) = 0.43
그림
파괴 양상
ρ < ρmin 균열 즉시 파단 (무근과 동급) ✕
적정 ρ 철근 항복 → 큰 처짐 → 압괴 ○ 연성
ρ > ρmax 콘크리트 선행 압괴 (경고 없음) ✕
유의사항 — “철근을 2배 넣어도 강도는 1.8배, 그리고 규정 위반”이 이 주제의 숫자 한 방. 강도 부족의 해법은 철근 증량이 아니라 d 증대·복철근이라는 결론, φ가 εt로 결정된다(0.65~0.85)는 연결까지가 한 세트.
→ 상세: RC 보 휨설계
6. 기계식 이음
정의 — 커플러(슬리브)로 철근 응력을 강재끼리 직접 전달하는 이음. 겹침이음이 불가능하거나 불리한 조건(굵은 철근, 과밀, 소성힌지 구간)의 해법이다.
식·기준
성능 원칙: 이음 강도 ≥ 1.25 fy (모재 파단이 합격 조건)
내진 등급: 반복 인장·압축 후 성능 유지
방식: 나사식(토크 관리) / 압착식 / 충전식(충전 확인이 생명)
표 — 겹침이음 대비
| 항목 | 겹침 | 기계식 |
|---|---|---|
| D32 B급 기준 | 약 2.4 m | 슬리브 길이 |
| 이음부 철근량 | 2겹 (기둥 ρ 2배 문제) | 1겹 |
| 소성힌지 구간 | 금지 | 검증 등급이면 가능 |
| 비용 (가는 철근) | 유리 | 불리 |
유의사항 — 1.25fy는 능력설계의 초과강도 계수와 같은 뿌리(실제 항복강도 > 규격값). 슬리브 외경이 철근보다 굵어 이음 위치의 피복·순간격 재검토가 필요하다는 함정, 충전식의 미충전 리스크(겉에서 안 보임)가 실무 유의 단골.
→ 상세: 기계식 이음(커플러)
이 노트를 쓰는 법
1편과 같습니다 — 가리고 재구성, 막힌 칸만 본문으로, 숫자는 따로 수집. 이번 편의 무기 숫자들:
갈고리 정착 = 직선의 40% / B급 = 1.3배 / D35 초과 겹침 금지
피복 수명 t=(c/A)² / εt ≥ 0.004 / 이음 강도 ≥ 1.25fy
다음 편은 구조 거동 용어 6제입니다.