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전단과 비틀림모멘트 설계의 조합
Combined Design Method for Shear and Torsional Moment 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.23 no.1, 2011년, pp.57 - 65  

민창식 (동국대학교 건설환경공학과)

초록
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전단과 비틀림모멘트가 동시에 작용하는 경우에 단면에는 각각의 영향으로 인하여 전단응력이 발생하므로 이 두 응력을 더하여 설계할 수 있다. 그러나 현행 콘크리트구조설계기준에서는 전단과 비틀림모멘트 설계식을 단위가 서로 틀린 단면력으로 표현하여 분포도를 그리기 위해서는 각각의 좌표에 분리해서 그려야만 한다. 만약에 이 두 하중으로 인한 단면력을 응력으로 표현하게 되면 두 전단응력을 더하여 하나의 좌표에 표현할 수 있고, 설계 결과도 동시에 그려 넣을 수 있으므로 쉽게 설계과정을 인식하여 실수를 최소화 할 수 있을 것이다. 게다가 현행 기준에서는 전단과 비틀림모멘트에 대한 설계식을 단위 길이 당 스터럽의 단면적으로 표현되는 $A_{\upsilon}/s$나 $2A_{\upsilon}/s$로 제시하여, 설계과정에서 이 값들의 크기나 상황을 정확하게 인식하기 거의 불가능하게 된다. 설계에서 먼저 스터럽의 종류를 결정하여 단면적 $A_{\upsilon}$나 $A_t$가 결정되므로 설계식들을 스터럽의 간격에 대한 식으로 정리하면 설계과정을 명확하게 인식할 수 있고 또한 여러 설계과정도 간단하게 정리되어 이해하기 쉽도록 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Both shear and torsional moments apply shear stresses on cross-section of a member, which need to be considered in the design. But in the current Korean Building Code, the design equations for shear and torsional moments are expressed in terms of the sectional strength with different units, causing ...

주제어

#전단과 비틀림모멘트 설계의 조합   #전단응력   #비틀림모멘트 응력  

AI 본문요약
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  • 1(a)의 속빈 단면에서는 두 응력이 더해지는 A면을 기준으로 설계하고, Fig. 1(b)의 속찬 단면에서는 좌측면을 기준으로 설계하여야 할 것이다.
  • 여기서, A0h = x0 ⋅ y0 ≈ (bw – 90)(h – 9), ph = 2(x0 + y0), ≈ 2[(bw – 90) + (h – 90)] [직사각형 단면에서 폐쇄 스터럽의 중심에서 피복까지의 거리를 45 mm로 가정; x0, y0 = 짧은 변 및 긴 변의 폐쇄 스터럽의 중심에서 중심까지의 거리, Fig. 3(b) 참고]이다.
  • 현행 콘크리트구조설계기준 (이하 ‘기준’)1)에서는 이런 경우에 전단과 비틀림의 상호작용을 피하기 위해서 콘크리트 단면은 오직 전단에만 저항한다고 가정하여 설계를 간단하게 정리하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전단과 비틀림모멘트에 대해서 동시에 설계해야하는 이유는? 테두리보나 편심하중이 작용하거나 또는 연속부재가 서로 각도를 갖고 연결되는 경우에 전단과 비틀림모멘트가 동시에 발생하므로 전단과 비틀림모멘트에 대해서 동시에 설계하여야 한다. 현행 콘크리트구조설계기준 (이하 ‘기준’)1)에서는 이런 경우에 전단과 비틀림의 상호작용을 피하기 위해서 콘크리트 단면은 오직 전단에만 저항한다고 가정하여 설계를 간단하게 정리하였다.
현행 콘크리트구조설계기준은 어떠한가? 전단과 비틀림모멘트가 동시에 작용하는 경우에 단면에는 각각의 영향으로 인하여 전단응력이 발생하므로 이 두 응력을 더하여 설계할 수 있다. 그러나 현행 콘크리트구조설계기준에서는 전단과 비틀림모멘트 설계식을 단위가 서로 틀린 단면력으로 표현하여 분포도를 그리기 위해서는 각각의 좌표에 분리해서 그려야만 한다. 만약에 이 두 하중으로 인한 단면력을 응력으로 표현하게 되면 두 전단응력을 더하여 하나의 좌표에 표현할 수 있고, 설계 결과도 동시에 그려 넣을 수 있으므로 쉽게 설계과정을 인식하여 실수를 최소화 할 수 있을 것이다.
전단과 비틀림모멘트 설계의 조합을 하기 위해서 각각을 전단응력으로 표현하여 설계식을 제시한 결과는? 전단과 비틀림모멘트 설계의 조합을 하기 위해서 각각을 전단응력으로 표현하여 설계식을 제시하였다. 이렇게 응력으로 표현하면 두 값을 더하여 한 좌표에 그릴 수 있고 설계 결과도 동시에 같이 그려서 설계상황을 인식할 수 있고  따라서 설계과정에서 도입될 수 있는 실수도 최소화할 수 있을 것이다. 일반적으로 설계에서 먼저 스터럽의 종류를 결정하여 단면적 Av나 At가 결정되므로 단위 길이 당 스터럽의 단면적으로 표현(Av/ s나 2Av/ s)되는 설계식을 스터럽의 간격에 대한 식으로 정리하여 제시하였다. 제시된 설계식을 이용하면 설계과정을 명확하게 인식할 수 있을 뿐만 아니라 설계과정이 정리되어 이해하기 쉽게 도와줄 것이다.
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참고문헌 (6)

  1. 건설교통부 제정, 콘크리트구조설계기준, 한국콘크리트학회, 2007, 327 pp. 

  2. ACI 318-08, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-08) and Commentary, An ACI Standard, Reported by ACI Committee 318, American Concrete Institute, 2008, 465 pp. 

  3. 한국콘크리트학회, 콘크리트구조설계기준 해설, 기문당, 2008, 523 pp. 

  4. Christian Meyer, Design of Concrete Structures, Prentice Hall, Inc., 1996, 576 pp. 

  5. Concrete Reinforcing Steel Institute (CRSI), Design Handbook 2008, 10th Edition, 2008, 14-46 pp. 

  6. 민창식, 철근콘크리트공학(2판 4매), 구미서관, 2011, 1017 pp. 

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