실전 예제 — 1기둥 직접기초
직접기초에는 반력을 몇 점으로 모아 줄 말뚝이 없습니다. 지반이 바닥 전체에서 밀어 올리고, 기둥은 큰 모멘트와 함께 하중을 그 한가운데로 내립니다. AStrutTie 2020 Technical Book 예제 2.3을 현행 AStrutTie의 기본 제공 예제로 열어 ACI 318-25로 검토했습니다. 기술서가 싣는 검토값은 모두 같게 나오고, 템플릿이 만든 모델을 기술서의 최종 모델과 나란히 비교합니다.
문제 조건과 검토값의 출처는 AStrutTie 2020 Technical Book, Example 02-2.3(1기둥 직접기초, ACI 318-19)입니다. 이 예제는 앱에 들어 있으며, 모델과 아래의 모든 검토는 현행 AStrutTie에서 ACI 318-25로 수행했습니다.
주어진 값
- f′c = 24 MPa(기술서 검토표가 쓴 값 — 본문은 35 MPa) · fy = 400 MPa · φ = 0.75
- 기초 8,000 × 7,000 mm · 두께 2,000 mm · 기둥 2,500 × 2,500 mm 한 개
- 하중 케이스 ST1O05: V = 9,625 kN · H = 125 kN · M = 14,670 kN·m
- 지반 스프링 연직 계수 30,000 kN/m² · 상·하면 철근 69-#8 · 전단철근 #6, 연직 18가닥 @ 400 mm · 수평 18개 @ 600 mm
문제 정의
기둥 하나가 9,625 kN에 전단 125 kN과 모멘트 14,670 kN·m를 싣습니다. 지반은 스프링으로 반력을 내므로 기초 아래 압력이 고르지 않고, 모멘트가 누르는 쪽으로 갈수록 커집니다. 기술서 예제를 열면 직접기초 템플릿에 치수·하중·재료·철근이 이미 입력되어 있습니다.
모델 구성 — 템플릿 트러스
템플릿은 상현을 상면 아래 100 mm, 하현을 하면 위 100 mm에 두고, 기둥 아래 절점 두 개와 절점마다 수직재를 둡니다. 절점 8, 부재 13의 정정 트러스입니다. 기술서처럼 기둥이 지점이고 지반압은 하현을 따라 하중으로 들어가며, 한쪽 끝 177 kN에서 반대쪽 끝 4,156 kN까지입니다. 기술서의 최종 모델은 기둥 아래 절점 세 개를 둔 절점 10, 요소 17짜리라 부재력이 조금 다릅니다. 최대 하현 인장은 여기서 4,821.0 kN, 기술서 4,736.8 kN(+1.8%)이고, 최대 압축은 사재 m13의 6,386.6 kN, 기술서 사재 E12의 6,275.7 kN(+1.8%)입니다.
해석·검토 — 모든 부재, 모든 절점
강도 검토 15건이 모두 통과합니다. 최소 안전율은 기둥에서 하중이 큰 쪽 끝으로 내려가는 사재 스트럿 m13의 1.77입니다. 정착은 강도 판정과 따로 보고되며, 하현 타이 양 끝이 직선 철근으로는 통과하지 못합니다. 이유는 ⑦에서 설명합니다.
타이 검토 — 필요 철근량
ACI 318-25하현은 m3에서 최대 4,821.0 kN을 받아 16,070 mm²가 필요하고, 69-#8이 34,963 mm²를 제공합니다(2.18). 기둥 아래 수직 타이 m8은 전단철근이 맡으며, 1,751.5 kN을 #6 99가닥 28,217 mm²가 받칩니다(4.83). 기술서가 싣는 타이 검토, 예컨대 T17의 4,736.76 kN에 필요한 15,789.21 mm²는 앱의 대조표에서 같게 나옵니다.
스트럿 검토 — 유효강도와 폭
ACI 318-25 §23.4 · §23.5전단철근은 연직 #6 @ 400 mm, 수평 #6 @ 600 mm로, ρ가 약 0.0018과 0.0012입니다. βs = 0.75에 필요한 §23.5의 방향별 0.0025에 못 미칩니다. 그래서 모든 스트럿을 기술서처럼 βs = 0.40으로 보며, fce = 8.16 MPa입니다. 가장 큰 힘을 받는 m13은 6,386.6 kN에 가용 폭 263 mm 중 149 mm가 필요합니다(1.77). 기둥에서 내려오는 다른 사재 m12는 5,739.7 kN입니다(1.90).
절점영역 검토 — 절점 유형별
ACI 318-25가장 빠듯한 절점은 기둥 지점 두 곳 중 하중이 큰 t3입니다. 지압면이 200 mm 중 104.6 mm를 씁니다(1.91). 하현을 따라 놓인 CTT 절점 b2와 b3은 2.68과 2.67입니다. 기술서의 절점 N3 T-9 면 검토(3,308.2 kN에 필요 38.6 mm)는 앱의 대조표에서 그대로 재현됩니다.
| 절점 | βn | fce (MPa) |
|---|---|---|
| CCC | 1.0 | 20.4 |
| CCT | 0.8 | 16.3 |
| CTT | 0.6 | 12.2 |
정착길이 검토 — 연단의 직선 철근
ACI 318-25 §23.8.2 · §25.4하면 철근은 기초 양 끝에서 750 mm 떨어진 절점 b1과 b4에서 끝납니다. 직선이면 #8 철근에 ℓd = 1,220 mm가 필요한데, 확장 절점영역이 남기는 길이는 912 mm로 안전율 0.75입니다. 90° 갈고리로 바꾸면 필요 길이가 753 mm로 줄어 통과합니다(1.21). 기본 제공 예제는 직선 그대로 두었고, NG는 앱이 보고한 그대로 보였습니다. 기술서의 이 예제 검토표에는 정착 검토가 없습니다.
기술서에서 달라지는 것
ACI 318-19 → ACI 318-25같은 기초, 같은 하중, 같은 철근입니다. 두 판의 강도식과 φ가 같아 기술서 검토표가 싣는 값은 모두 같게 나옵니다. 달라지는 것은 모델(템플릿 트러스 대 기술서의 최적화 모델)과 검토 두 가지입니다. 기초에 §23.5 철근이 없어 스트럿은 기술서의 βs = 0.40을 그대로 쓰고, 앱은 모든 타이 끝의 정착을 검토합니다.
| 검토 | Technical Book (2020 · ACI 318-19) | 이 예제 — ACI 318-25 | 이유 |
|---|---|---|---|
| 같아야 하는 값 (8개) | T17 4,736.76 kN → 15,789.21 mm² · S12 6,275.7 kN → 146.5 mm · N3 T-9 3,308.2 kN → 38.6 mm … | 8개 모두 같음 | 같은 강도식·같은 φ |
| 모델 | 최적화 해석 뒤 최종 모델 — 절점 10 · 요소 17 | 템플릿 모델 — 절점 8 · 부재 13 · 정정 | 앱은 템플릿에서 시작하고, 기술서는 모델을 다듬었다 |
| 최대 하현 인장 | E17 4,736.8 kN | m3 4,821.0 kN(+1.8%) | 모델 차이 |
| 최대 압축 | E12 6,275.7 kN(사재) | m13 6,386.6 kN(사재, +1.8%) | 모델 차이 |
| 하면 철근 69-#8 | 34,962.90 mm² | 34,963 mm² · m3에서 2.18 | 같은 철근 |
| 전단철근 | 18-#6 · weff 1,150.0 mm · φFn 4,425.0 kN ≥ 3,308.25 kN | m8 1,751.5 kN · 28,217 mm²(4.83) | 템플릿 위치의 수직 타이 |
| 스트럿 βs | 0.40 | 0.40(템플릿 기본 0.75) | #6은 ρ ≈ 0.0018 / 0.0012 < 0.0025(§23.5) |
| f′c | 본문 35 MPa · 검토표 24 MPa | 24 MPa | 앱은 검토표를 따른다(기술서 자체 불일치) |
| 끝단 철근 정착 | 검토표에 없음 | 가용 912 mm < 필요 1,220 mm(0.75) — NG · 90° 갈고리면 753 mm | 앱은 모든 타이 끝을 검토 |
모두 AStrutTie가 모든 모델에 수행하는 검토입니다. 여기서는 AStrutTie 2020 Technical Book의 예제를 현행 앱으로 열어, 기술서가 싣는 검토값을 모두 재현하고 달라지는 곳은 모델·철근 상세·기술서 자체로 설명됩니다. 검증 방법 보기 →
내 값으로 직접 해 보기
브라우저에서 AStrutTie를 열고 이메일로 로그인한 뒤 같은 템플릿에서 시작하세요. Free 요금제는 설치도 카드도 필요 없습니다.