철근 계산기

철근 계산기란?

철근 계산기는 콘크리트 슬래브의 철근 매트를 산출하는 도구입니다. 콘크리트는 압축에는 강하지만 인장에는 약하므로, 슬래브는 서로 직각으로 배치한 철근 매트로 보강합니다. 이 계산기는 슬래브 치수, 그 매트의 간격, 가장자리에 남기는 피복, 철근 규격을 입력받아 철근을 주문하고 배근하는 데 실제로 필요한 세 가지 값을 돌려줍니다. 각 방향으로 몇 개의 철근이 지나가는지, 총 철근 길이는 얼마인지, 그리고 강재의 총 중량은 얼마인지입니다.

공급업체는 철근을 중량 또는 철근 길이로 판매하지만 도면은 배근 간격을 지정합니다. 그래서 총 길이와 총 중량이야말로 도면 위의 간격을 견적 가능한 납품으로 바꿔 주는 값입니다.

계산기는 어떻게 작동하나요?

슬래브 길이와 슬래브 너비, 철근 간격(매트의 중심 간 거리, 보통 12 in 또는 30 cm), 단부 피복(슬래브 가장자리에서 첫 번째 철근까지의 거리, 보통 3 in 또는 7.5 cm)을 입력하세요. 그런 다음 철근 규격을 선택합니다.

계산기는 각 변에서 피복의 두 배를 뺀 배근 스팬을 구하고, 그 스팬을 간격으로 나눈 뒤 내림하고 1을 더합니다. 이것이 “울타리 기둥” 방식의 계산인데, 간격이 $n$ 개인 매트에는 $n + 1$ 개의 철근이 필요하기 때문입니다. 이를 방향마다 한 번씩 수행하고, 각 방향의 철근 개수에 그 방향 철근 한 개의 길이를 곱한 뒤 두 합계를 더합니다. 마지막으로 총 길이에 선택한 철근의 단위 질량을 곱해 강재 중량을 구합니다.

각 치수에는 개별 단위 선택기가 있으므로 도면이 그렇게 되어 있다면 슬래브는 미터로, 간격은 인치로 입력해도 됩니다. 계산기가 내부에서 모두 환산합니다. 총 길이는 m, ft, yd 등으로, 총 중량은 kg, lb, t 또는 미국 톤으로 읽을 수 있습니다.

공식

슬래브 길이를 $L$, 너비를 $W$, 매트 간격을 $s$, 단부 피복을 $c$ 라고 합시다. 한 변에서 양쪽 가장자리의 피복을 빼면 배근 스팬이 되므로, 길이 방향으로 배치되는 철근 개수는 다음과 같습니다.

$$n_L = \left\lfloor \frac{L - 2c}{s} \right\rfloor + 1$$

너비 방향으로 배치되는 개수는 다음과 같습니다.

$$n_W = \left\lfloor \frac{W - 2c}{s} \right\rfloor + 1$$

바닥 함수는 간격의 개수를 정수로 내림하고, $+ 1$ 은 마지막 간격을 닫는 철근 한 개를 더합니다. 교차 관계에 주의하세요. 길이 방향으로 센 $n_L$ 개의 철근은 실제로는 너비 방향으로 지나가므로 각각의 길이가 $W - 2c$ 이고, $n_W$ 개의 철근은 길이 방향으로 지나가며 각각 $L - 2c$ 입니다. 따라서 총 철근 길이 $T$ 는 다음과 같습니다.

$$T = n_L \times (W - 2c) + n_W \times (L - 2c)$$

선택한 규격의 단위 질량을 $m$ 이라 하면 강재의 총 중량 $M$ 은 다음과 같습니다.

$$M = T \times m$$

철근 규격과 단위 질량

규격 목록에는 슬래브에서 가장 많이 쓰이는 네 가지 철근 규격이, 탄소강 이형철근에 대한 미국 표준 ASTM A615/A615M 에 게재된 공칭 질량과 함께 실려 있습니다. 이 표준은 kg/m 단위의 미터 질량과 lb/ft 단위의 인치-파운드 중량을 함께 게재하며, 그래서 두 열은 서로 정확히 환산된 값이 아니라 마지막 자리에서 약간 차이가 납니다.

철근 번호는 지름을 8분의 1인치 단위로 나타낸 것입니다. #4 철근은 4/8 in, 즉 1/2 in 입니다. 계산기는 내부적으로 kg/m 열을 사용하고 선택한 중량 단위로 환산합니다. 결과는 공개된 이 표에 근거한 추정치이며, 구조 도면이 항상 우선합니다.

계산 예시

예시 1: 300 mm 매트의 6 m × 4 m 슬래브

길이 6 m, 너비 4 m 인 슬래브를 단부 피복 0.075 m 로 하여 0.3 m 매트의 #4 철근으로 배근합니다. 배근 스팬은 $6 - 2 \times 0.075 = 5.85$ m 와 $4 - 2 \times 0.075 = 3.85$ m 입니다.

$$n_L = \left\lfloor \frac{6 - 2 \times 0.075}{0.3} \right\rfloor + 1 = \lfloor 19.5 \rfloor + 1 = 20$$ $$n_W = \left\lfloor \frac{4 - 2 \times 0.075}{0.3} \right\rfloor + 1 = \lfloor 12.83 \rfloor + 1 = 13$$

길이 방향으로 센 20 개의 철근은 각각 너비 방향으로 3.85 m 지나가고, 너비 방향으로 센 13 개의 철근은 각각 길이 방향으로 5.85 m 지나갑니다.

$$T = 20 \times 3.85 + 13 \times 5.85 = 77 + 76.05 = 153.05 \, \text{m}$$ $$M = 153.05 \times 0.996 = 152.44 \, \text{kg}$$

즉 이 슬래브에는 한 방향으로 20 개, 다른 방향으로 13 개가 필요하며, #4 철근 153.05 m, 중량으로는 약 152.44 kg (336.07 lb) 입니다.

예시 2: 12 in 매트의 20 ft × 10 ft 슬래브

길이 20 ft, 너비 10 ft 인 슬래브를 피복 3 in 로 하여 12 in (1 ft) 매트의 #4 철근으로 배근합니다. 배근 스팬은 19.5 ft 와 9.5 ft 입니다.

$$n_L = \left\lfloor \frac{19.5}{1} \right\rfloor + 1 = 20$$ $$n_W = \left\lfloor \frac{9.5}{1} \right\rfloor + 1 = 10$$ $$T = 20 \times 9.5 + 10 \times 19.5 = 190 + 195 = 385 \, \text{ft}$$

#4 철근 385 ft, 중량으로는 약 257.67 lb (116.88 kg) 입니다. 매트가 강재량에 미치는 영향이 얼마나 큰지 눈여겨보세요. 간격을 절반인 6 in 로 줄이면 두 수치 모두 대략 두 배가 됩니다.

실무 참고 사항

• 간격은 중심 간 거리입니다. 도면의 매트 치수는 철근 중심에서 철근 중심까지 재며, 인접한 철근의 표면 사이가 아닙니다. 여기에도 그렇게 입력하세요.
• 단부 피복은 하부 피복과 다릅니다. 이 계산기의 피복은 슬래브 가장자리에서 첫 번째 철근까지의 수평 후퇴 거리입니다. 매트 아래의 콘크리트 피복, 즉 타설체 안에서 철근이 묻히는 깊이는 별개의 구조 요구사항이며 철근 개수를 바꾸지 않습니다.
• 정척 길이로 주문하고 겹이음을 감안하세요. 철근은 고정된 정척 길이로 판매됩니다(보통 20 ft 또는 6 m 와 12 m). 정척보다 긴 철근은 이어야 하며, 겹이음은 일반적으로 철근 지름의 40 배 이상을 겹칩니다. 이 겹침분은 계산기가 더하지 않는 추가 강재이므로 큰 슬래브에서는 주문량을 늘려 잡으세요.
• 절단과 절곡 손실을 더하세요. 철근을 치수대로 자르고 가장자리에서 구부리면 자투리가 남습니다. 계산된 길이에 약간의 여유를 두면 모자라는 일을 피할 수 있습니다.
• 콘크리트도 함께 확인하세요. 철근이 확정되면 콘크리트 계산기로 같은 슬래브의 타설 부피와 포대 수를 구해 보세요.