철근콘크리트 구조물에서 헌치(haunch)

철근콘크리트 구조물에서 헌치(haunch)는 구조적 성능과 시공성을 동시에 고려하는 중요한 요소입니다. 이번 글에서는 헌치의 정의, 헌치를 두는 이유, 국내 철근콘크리트 구조설계기준(KDS)에서의 헌치 관련 규정, 헌치부 철근 배근시 고려사항에 대해 정리해보겠습니다.

콘크리트 구조물 헌치

1. 철근콘크리트 구조물에서 헌치의 정의

1.1 헌치란 무엇인가?

헌치(haunch)란 힘의 흐름이 원활하도록 연결되는 부재들 간의 접합각도를 완만하게 하거나, 단면의 크기를 점진적으로 변하도록 깊이가 변하는 부분을 말합니다. 기둥과 보의 접합부 등 두부재의 연결부에서 힘의 흐름이 원활하지 않을 경우 연결부에서 응력집중현상(stress concentration)이 발생할 수 있고, 이로 인하여 국부적인 균열 등 구조적인 결함이 발생할 수 있습니다. 따라서 이러한 경우 응력집중현상이 발생하지 않게 하고 힘이 원활하게 전달되어 결함이 발생하지 않도록 하기 위해 헌치를 둡니다.

헌치는 보통 부재의 단면을 접합부 쪽으로 확장시켜 삼각형 또는 곡선 형태로 처리하는 경우가 많으며, 이는 구조물의 강성 증대와 국부적인 응력 집중 완화에 매우 효과적입니다.

1.2 헌치의 주요 특징

1) 구조적 보강 기능
헌치는 응력 집중이 예상되는 부위에 국부적인 단면 증가를 통해 구조적 안전성을 높이는 기능을 합니다.

 

2) 시공성 향상
특히 보와 기둥이 만나는 부위에서 헌치를 설치하면 거푸집 설치가 용이해지고, 철근 배근 공간이 확보되어 시공성이 향상됩니다.

 

3) 심미성 부여
일부 건축물에서는 구조적 목적 외에도 미적인 목적으로 헌치를 부드러운 곡선 형태로 적용하기도 합니다.

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2. 철근콘크리트 구조물에서 헌치를 두는 이유

2.1 헌치를 설치하는 구조적 이유

1) 응력 집중 완화
보와 기둥의 접합부에서는 큰 전단력과 휨모멘트가 발생합니다. 헌치를 설치함으로써 이러한 응력 집중을 분산시켜 국부적인 결함을 방지할 수 있습니다.

 

2) 변형량 감소
헌치를 설치하면 구조물의 국부 강성이 증가하여, 전체 구조물의 변형량을 감소시킬 수 있습니다.

 

2.2 헌치를 설치하는 시공적 이유

1) 철근 배근 공간 확보
보-기둥 접합부에서는 많은 수의 철근이 집중되는데, 헌치로 단면을 확장하면 철근 간 간격을 유지할 수 있어 시공이 용이해집니다.

 

2) 거푸집 작업 편의성
헌치부는 넓은 단면을 제공하기 때문에 거푸집 고정이 쉬워지고, 콘크리트 타설 작업도 원활하게 진행할 수 있습니다.

 

3) 품질 확보
충분한 작업공간을 확보하여 철근 피복 두께를 정확히 확보할 수 있고, 콘크리트 다짐이 원활해져 품질이 향상됩니다.

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3. 철근콘크리트 구조설계기준(KDS)에서 헌치와 관련된 내용

3.1 구조설계기준에서 헌치의 명시

철근콘크리트구조설계기준(KDS 14 20 00, 2021)에서는 헌치(haunch)에 대해 직접적으로 상세한 설계 지침을 별도로 다루지는 않지만, 다음과 같은 관련 규정을 통해 헌치 설치 시 고려사항을 간접적으로 제시하고 있습니다.

 

1) 접합부 설계
기둥-보 접합부에 대한 설계에서는 접합부 내 강도, 연성, 철근정착 등에 대해 명시하고 있습니다. 헌치는 이러한 요구사항을 만족시키기 위한 수단으로 활용됩니다.

 

2) 구조적 연속성과 전단강도
KDS에서는 전단강도를 확보하고 구조적 연속성을 보장하기 위해 접합부 강도 확보를 강조합니다. 헌치는 접합부의 전단응력 집중을 완화하고 강도 확보를 위해 필요할 수 있습니다.

 

3) 구조 세부사항 규정
구조 부재의 설계 시 구조 세부사항, 특히 철근의 정착 길이 및 이음 등에 대해 명시하고 있으며, 헌치부에서는 이러한 세부사항을 강화하여 적용해야 합니다.

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4. 헌치부 철근 배근 시 설계기준 관련 내용

4.1 헌치부 철근 배근 기본 원칙

1) 헌치부에도 전단 및 휨 철근을 충분히 배근해야 한다
헌치부는 단면이 확장되었더라도 하중의 흐름과 관련하여 전단력 및 휨모멘트가 집중되기 쉬운 부위입니다. 따라서 전단철근(stirrup)과 주철근(main reinforcement)을 충분히 배근해야 합니다.

 

2) 정착 및 이음 길이 확보
KDS 기준에 따라 헌치부 내 철근도 충분한 정착 길이 및 이음 길이를 확보해야 하며, 필요한 경우 추가적인 고정 조치를 해야 합니다.

 

4.2 헌치부 배근 시 주요 고려사항

1) 주철근의 연속성 확보
헌치부에서는 보 주철근이 끊기지 않고 연속하여 배근되어야 하며, 필요 시 헌치부에서 보강 철근을 추가합니다.

 

2) 전단보강철근(Stirrups) 배치
헌치부에서는 전단력 집중이 예상되므로, 일반부보다 촘촘하게 전단보강철근을 배치하는 것이 바람직합니다.

 

3) 단면 확대에 따른 철근 간격 조정
단면 확대에 따라 철근 간격이 과도하게 넓어지지 않도록 하며, KDS 기준에서 제시하는 최소 배근 간격을 준수합니다.

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5. 결 론

철근콘크리트 구조물에서 헌치(haunch)는 단순히 단면을 확장하는 것 이상의 의미를 가집니다. 구조적 안전성 확보, 시공성 향상, 그리고 미적인 요소까지 다양한 측면에서 헌치의 역할은 매우 중요합니다. 철근콘크리트 구조설계기준(KDS)에서는 헌치 자체에 대한 직접적 규정은 없지만, 접합부 강도, 철근 정착 및 이음 등과 관련하여 헌치 설치 시 고려해야 할 사항들을 분명히 제시하고 있습니다. 헌치부 설계 및 배근 시에는 단면력의 흐름을 이해하고, 접합부의 강도와 연성을 확보하며, 시공성까지 고려하는 종합적인 접근이 필요합니다. 따라서 철근콘크리트 구조물 설계 및 시공에 있어 헌치 설치 여부와 설계 방법은 매우 중요한 요소임을 반드시 인식해야 합니다.

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