보 슬래브 차이 - bo seullaebeu chai

슬래브는 '슬래브 구조해석의 원리'에서 볼 수 있는 것처럼 장변방향 순경간의 길이(Ly)와 단변방향 순경간의 길이(Lx)의 비에 따라 1방향 슬래브와 2방향 슬래브로 구분할 수 있습니다.

▶ 슬래브의 종류
▶ 슬래브 구조해석의 원리

변장비(λ=Ly/Lx) 즉 단변의 순경간 길이(Lx)에 대한 장변 순경간길이(Ly)의 비가 2배 이상이 되면 하중 대부분이 단변 방향으로만 전달(하중의 분담비율이 94% 이상)되기 때문에 1방향 슬래브로 구분합니다.

1방향 슬래브로 설계되어 있다면 하중이 대부분 단변방향으로 전달되기 때문에 단변방향으로 주철근을 배치하고, 장변방향으로는 수축ㆍ온도철근 정도의 최소철근량 정도만을 배치하게 됩니다.

이에 비해 2방향 슬래브는 단변과 장변 방향으로 서로 하중을 분담하게 됩니다. 그렇더라도 단변방향으로 더 많은 하중이 전달되기 때문에 단변 방향이 주근방향이 됩니다.

슬래브 구조도면

구조도면에서는 슬래브 일람표를 보통 다음과 같이 표현합니다.

대표적인 배근 유형을 제시한 후 철근 유형별로 번호를 붙여서 상세 내용을 표로 제시합니다. 보통 단변방향을 X, 장변방향을 Y로 표시합니다. 가장 일반적인 유형 A(TYPE A)을 보면 단변방향으로 가로지르는 철근(X)을 보면 중간대을 가로지르는 철근이 세 종류(X1, X2, X3), 주열대 구간을 지나는 철근이 두 종류(X4, X5)가 제시됩니다.

슬래브는 단변방향으로 힘이 많이 전달되기 때문에 단변방향 철근이 주근이 되고, 제일 먼저 배치합니다. 그리고 중간대 지나는 하부근(X3)가 가장 중요한 역할을 합니다.

주열대와 중간대

이 철근 배근 형태를 자세히 나타내면 다음과 같습니다.

우선 주열대(Column strip) 구간과 중간대(Middle strip) 구간을 나누어야 합니다. 슬래브는 보통 강성이 큰 보가 둘러싸기 때문에 가운데 부분과 보와 인접한 부분의 거동이 다르게 나타납니다. 보와 가까운 부분은 두꺼운 보가 구속하기 때문에 변형이 작고, 가운데 부분은 밑으로 오목하게 처지게 됩니다.

주열대 구간은 단변 방향의 경간 길이(Lx)를 기준으로 계산하는데 주열대의 폭은 Lx/4 입니다. 주의할 점은 장변 방향 주열대 폭입니다. 장변 방향 주열대의 폭을 계산할 때 Ly/4를 적용하지 않고 단변방향의 폭을 기준으로 Lx/4를 적용합니다.

1방향 슬래브의 경우에는 Lx/2를 많이 적용합니다. 구조설계자에 따라 주열대와 중간대를 구분하는 영역을 다르게 해석하는 경우가 있습니다. 그래서 Lx/2를 많이 적용하는데, Lx/4를 적용하는 도면도 있기때문에 꼭 일반주기사항을 확인해야 합니다.

이제 단변방향 철근을 어떻게 배치하는지 살펴보겠습니다. 장변방향은 방향만 다르고 배치 방법은 같습니다.

단변방향 하부 주근(X3)의 배치

하부 주근을 배치하는 방법은 여러 가지 있지만 일반적으로 중간대 구간에 고르게 배치하는 방법을 많이 씁니다.

슬래브 철근은 보에 정착해야 합니다. 이때 구조설계도면에서 슬래브의 지지 조건이 어떻게 되어있느냐에 따라 정착하는 방법이 달라질 수 있지만 보통 고정단(Fixed)으로 되어있다고 보면, 상부 철근은 보에 인장정착이 되어야 하고 하부철근은 압축으로 보고 정착하면 됩니다.

그런데 벽식구조 아파트처럼 슬래브철근을 벽체에 정착해야 하는 경우, 압축정착길이보다 벽체 두께가 얇아서 압축정착길이를 확보하지 못하는 경우가 있습니다. 그래서 대부분의 경우 슬래브 철근은 다음과 같이 일반주기사항에 표기됩니다.

위 도면을 보면 슬래브 하부철근의 정착길이는 150으로 되어 있습니다. 상부철근은 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근이 정착길이로 정착을 하고, 하부근은 직선으로 150만큼만 정착하면 됩니다.

▶ [이음과 정착] - 정착의 개념
▶ [이음과 정착] - 인장 이형철근의 정착길이
▶ [이음과 정착] - 표준갈고리를 갖는 이형철근의 정착길이
▶ [이음과 정착] - 압축을 받는 이형철근의 정착길이

단변방향 굽힘철근(Bent bars, X2)의 배치

벤트근은 하부근 사이에 놓입니다. 철근을 구부려서 사용하기 때문에 벤트근이라고 합니다. 슬래브 철근은 보통 D10이나 D13 같은 상대적으로 가는 철근을 쓰기 때문에 현장에서 쉽게 구부릴 수 있습니다. 다음 동영상을 보시기 바랍니다.

중간대 구간을 지날 때는 하부근으로, 주열대 구간을 지날 때는 상부근 역할을 합니다. 따라서 보에 정착할 때는 보에 인장정착이 되어야 합니다.

굽힘철근을 구부리는 위치는 도면에 따라 차이가 있습니다. 일반적으로 많이 적용되는 것은 아래 그림처럼 굽힘 부분의 가운데부분이 주열대와 중간대를 구분하는 선과 겹치도록 하는 것입니다.

단변방향 탑바(Top bars, X1)의 배치

탑바는 명칭이 의미하는 것처럼 상부에 배치하는 철근으로 주열대 구간에서 보면 벤트근 사이에 놓이게 됩니다. 따라서 앞에서 배치했던 하부근(X3) 위쪽에 위치하게 됩니다.

탑바의 배근기준은 다음과 같습니다.

탑바는 주열대와 중간대를 나누는 기준선을 지나 더 내밀어서 정착을 해야 합니다. 이때 슬래브의 유효깊와 12db를 비교해서 큰 값만큼 내밀어서 정착해야 합니다. D10 철근을 사용한다면

12db = 120이 됩니다.

만일 슬래브 두께가 150이라면 유효깊이는

150- 20(피복두께) - 5(철근의 반지름) = 125가 됩니다.

따라서 D10 철근을 사용한다면 슬래브 두께가 150을 넘게 된다면 항상 슬래브의 유효깊이만큼 더 내밀어야만 합니다.

이렇게 배치하고 보면 단변방향 중간대를 가로지르는 철근들의 실제 간격은 200이 아니라 100이 됩니다. 중간대 지점에서 보면 하부 주근(X3) 사이에 굽힘철근(X2)가 놓이기 때문에 각각의 간격 200을 1/2로 나눈 100 만큼 철근이 배치된 것으로 볼 수 있습니다.

주열대 구간의 철근은 상부철근과 하부철근을 각각 배치하는 것이기 때문에 주어진 간격에 맞게 배치하면 됩니다. 다만 상부근은 인장 정착 방식으로 하부근은 압축 정착 방식으로 정착하면 됩니다.

(1) 보의 콘크리트 수량을 산출하는 경우 보 높이에서 슬래브 두께를 빼고 계산합니다. 그 이유는 슬래브 두께를 포함해서 보를 계산하면 수량이 중복되기 때문에 슬래브 계산시 중복된 수량을 다시 빼 주어야 하므로 계산이 복잡해집니다. 그래서 계산을 편리하게 하기 위해 보 높이에서 슬래브 두께를 빼서 계산합니다.

(2) 보의 거푸집 수량을 산출할 때에는 보 측면의 슬래브 두께에 해당하는 부분은 최종적으로 슬래브 마구리면에서만 거푸집이 설치되기 때문에 측면 거푸집 면적을 구할 때에는 슬래브 두께를 빼서 계산합니다. 또한 밑면은 슬래브의 밑면 수량을 산출할 때 포함시켜서 계산하시면 되겠습니다.

(사전적 의미) a thick, flat piece of a solid substance, such as stone, wood, metal, food, etc., that is usually square or rectangular

Deck :

(사전적 의미) a flat area for walking on, built across the space between the sides of a boat

따라서, 슬래브는 건축같은데서, 사방이 보(빔)으로 둘러싸인 사각형 슬래브를 의미하고,

데크는 교량 등과 같이, 사방이 둘러싸이지 않은 차량 통행을 지지하는 평평한 구조부재.. 정도로 봐야하지 않을까 싶다.

아래 글과 같이, 데크 슬래브에 대한 정의도 한번 생각해 볼만 하다.

Basically the Deck slab is the part of structures which is constructed over the girders and being used by the vehicles to cross over the bridge.

보는 중력 방향에 가로로 놓여서 휘어지는 힘을 받고 기둥과 벽체로 수직하중을 전달합니다. 또한 기둥과 강접합 된 보는 바람이나 지진 등의 수평하중도 부담합니다. 보의 기본적인 하중 전달 방법과 휨모멘트 특성을 살펴보겠습니다.

보에서의 하중 전달(큰보와 작은보)

보는 슬래브의 하중을 받아 기둥으로 전달합니다. 만약 슬래브가 1방향 슬래브로 설계되어 있다면 작은보가 슬래브의 하중 일부를 큰보로 전달하게 됩니다.

▶ 슬래브의 종류

▶ 슬래브 구조 해석의 원리

큰보(Girder)는 작은보(Beam)가 전달하는 집중하중과 슬래브 하중 일부를 기둥으로 전달합니다. 

보는 기둥과 함께 강접되면 바람이나 지진 등의 횡력에 저항하는 역할을 하는데, 보통 저층이면 강접골조만으로 횡력에 저항할 수 있습니다.

철근콘크리트는 기둥과 보의 콘크리트를 한꺼번에 타설하기 때문에 강접합이 됩니다. 기둥과 보가 강접합되면 횡방향 변위를 억제할 수 있고 수평하중에 대한 저항력을 높일 수 있습니다. 

기둥과 보의 접합방법에 따라 휨모멘트 분포가 달라집니다.

철근콘크리트구조와 달리 강구조는 기둥과 보를 회전단으로 접합할 수도 있습니다. 기둥과 보가 회전단으로 결합되면 보의 지지점에서 휨모멘트를 부담할 수 없기 때문에 중앙부의 휨모멘트가 커지게 됩니다. 이 휨모멘트를 부담하려면 보 단면의 크기도 커져야 합니다.

기둥과 보가 고정단으로 강접합되면 보 중앙부의 휨모멘트를 줄일 수 있습니다. 보가 휘어지면 기둥도 따라 휘는데 기둥이 구부러지는 정도는 어느 쪽의 강성이 큰가에 달려있습니다. 보통 기둥과 보는 동일한 콘크리트로 타설하기 때문에 강성은 기둥과 보의 상대적인 크기에 따라 달라집니다.

기둥 단면이 크면 큰 휨모멘트에 저항할 수 있고, 단면이 작으면 쉽게 휘어져 저항하기 힘들어집니다. 맨 아래 그림처럼 기둥이 상대적으로 크면 기둥과 인접한 보 단부의 모멘트가 커지게 됩니다. 따라서 보에서 발생하는 휨모멘트 다이어그램을 위로 당기는 효과가 생기고, 상대적으로 보 중앙부의 휨모멘트가 작아집니다. 이런 경우라면 보 하부에 배치하는 철근량을 줄일 수 있습니다.

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