[논문]전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 스트럿-타이 모델 및 하중분배율(II) 타당성 평가

채현수; 윤영묵

doi:10.4334/jkci.2016.28.3.267

전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 스트럿-타이 모델 및 하중분배율(II) 타당성 평가
Strut-Tie Models and Load Distribution Ratios for Reinforced Concrete Beams with Shear Span-to-Effective Depth Ratio of Less than 3 (II) Validity Evaluation 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.28 no.3, 2016년, pp.267 - 278

초록
AI-Helper

이 논문에서는 저자가 제안한 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하여 파괴실험이 수행된 335개 철근콘크리트 보의 극한강도를 평가하였다. 또한 이들 보의 극한강도를 실험 전단강도모델에 기초한 설계기준, 이론 전단강도모델에 기초한 설계기준, 그리고 현행 스트럿-타이 모델 설계기준 등으로 평가하였다. 각 설계기준 및 이 연구의 방법에 의한 극한강도 평가결과를 비교분석하여 저자가 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the ultimate strength of 335 simply supported reinforced concrete beams with shear span-to-effective depth ratio of less than 3 was evaluated by the ACI 318-14's strut-tie model approach implemented with the indeterminate strut-tie models and load distribution ratios of the companion paper. The ultimate strength of the beams was also estimated by using the experimental shear strength models, the theoretical shear strength models, and the current strut-tie model design codes. The validity of the proposed strut-tie models and load distribution ratios was examined by comparing the strength analysis results classified according to the prime design variables of the shear span-to-effective depth ratio, flexural reinforcement ratio, and compressive strength of concrete.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이 연구에서는 파괴실험이 수행된 335개 철근콘크리트보 실험체^7-17)의 극한강도를 평가하였다. 이들 실험체의 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근비 등의 범위는 각각 0.

제안 방법

이와 같은 방법으로 나머지 보의 극한강도를 평가하였다. AASHTO의 스트럿-타이 모델설계기준에 의한 극한강도 또한 사용한 스트럿 및 절점 영역의 유효강도만 다를 뿐 상기와 같은 방법으로 구하였다. 실험체 4C3-04의 a/z는 0.
2(b)의 아치 및 수직 트러스 메커니즘을 조합한 부정정 스트럿-타이 모델을 이용하여 평가하였다. 부정정 스트럿-타이 모델에 의한 극한강도평가 시 철근콘크리트 보의 어느 한 하중전달 메커니즘이 일차적으로 파괴된 후 추가적인 하중에 의해 다른 나머지 하중전달 메커니즘이 파괴되는 하중전달메커니즘의 순차적 파괴 개념을 적용하였다. 부정정 스트럿-타이모델에 의한 극한강도 평가절차는 Fig.
9 mm로 결정하였다. 스트럿의 필요단면폭 결정을 위한 스트럿 S1 및 S2의 유효강도를 ACI 318-14 설계기준에 의거하여 0.85f_ck 및 0.64f_ck으로 결정하였으며, 절점영역 1 및 2의 유효강도를 0.68f_ck 및 0.85f_ck로 결정하였다. ACI 318-14 설계기준에 의한 실험체 4C3-04의 극한강도는 Table 2 및 Fig.
경사 스트럿의 최대단면 폭은 스 트럿과 만나는 양쪽 두 절점영역 경계면의 폭중 작은 값으로 취하였다. 스트럿의 필요단면폭 결정을 위한 스트럿S3, S4, S5의 유효강도를 저자의 방법을 이용하여 각각 0.68f_ck, 0.80f_ck, 0.89f_ck로 결정하였으며, 절점영역 수직경계면의 필요단면폭 결정을 위한 절점영역 1, 2, 3, 4의 유효강도를 Bergmeister et al.²⁰⁾의 방법에 의거하여 각각 1.39f_ck, 0.80f_ck, 0.80f_ck, 1.59f_ck로 결정하였다. 스트럿 및 절점영역 수직경계면의 최대단면폭을 결정한 후 Fig.
이러한 현행 스트럿-타이 모델 설계기준의 문제점을 개선하기 위하여 이 논문의 동반논문¹⁾에서는 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 주요설계변수에 따른 강도 및 거동 특성의 변화를 합리적으로 고려할 수 있는 두 종류의 1차 부정정 스트럿-타이 모델과 각 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 이 논문에서는 ACI318-99²⁾의 실험에 기초한 전단강도모델, EC2³⁾의 실험 및 이론에 기초한 전단강도모델, FIB^,4) AASHTO^,5) ACI318-14⁶⁾ 등의 스트럿-타이 모델 설계기준, 그리고 이 연구에서 제안한 두 종류의 1차 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율 등을 이용하여 파괴실험이 수행된 전단경간비가 3 이하인 335개 철근콘크리트 보의 극한강도를 평가하였다. 또한 극한강도 평가결과의 비교분석을 통해 이 연구에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 타당성을 평가하였다.
이 연구에서는 저자가 동반논문¹⁾에서 제안한 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 부정정 스트럿-타이모델 및 하중분배율의 타당성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 광범위한 영역의 335개 철근콘크리트 보 실험체의 극한강도를 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하는 방법, 실험 및 이론 전단강도모델에 근거한 현행 설계기준의 단면법, 그리고 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법 등을 이용하여 평가하였다. 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율은 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법에 비해 철근콘크리트 보의 극한강도를 더 정확하게 평가하였을 뿐 아니라 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근비 등의 주요설계변수들의 영향을 기존 방법들보다 더 정확하고 일관성 있게 반영하는 것으로 나타났다.
현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법에 의한 극한강도는 휨 철근비가 증가할수록 더 부정확하게 평가되었다. 이 연구의 방법은 휨 철근비의 증감에 따른 철근타이의 강성변화 및 압축대의 깊이변화의 영향을 하중분배율을 결정하기 위한 부정정 스트럿-타이 모델의 비탄성 구조해석 시 적절히 고려해 줌으로서 휨 철근비의 변화에 따른 극한 강도를 정확하고 일관성 있게 평가하였다. Table 4(c)는스트럿-타이 모델의 구조형식 및 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율에 따른 극한강도를 현행 스트럿-타이모델 설계기준의 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 유효강도 값을 사용하여 평가한 결과를 보인 것이다.
현행 스트럿-타이 모델 설계기준은 철근콘크리트 보의 설계 시 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 휨철근비 등의 주요설계변수들의 영향을 반영할 수 있는 적절한 방법을 제시하지 못하고 있을 뿐 아니라 전단지간 내의 하중전달 메커니즘이 콘크리트와 전단철근에 의해 이루어진다는 기본적인 개념 또한 충족시키지 못하고 있다. 이러한 현행 스트럿-타이 모델 설계기준의 문제점을 개선하기 위하여 이 논문의 동반논문¹⁾에서는 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 주요설계변수에 따른 강도 및 거동 특성의 변화를 합리적으로 고려할 수 있는 두 종류의 1차 부정정 스트럿-타이 모델과 각 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 이 논문에서는 ACI318-99²⁾의 실험에 기초한 전단강도모델, EC2³⁾의 실험 및 이론에 기초한 전단강도모델, FIB^,4) AASHTO^,5) ACI318-14⁶⁾ 등의 스트럿-타이 모델 설계기준, 그리고 이 연구에서 제안한 두 종류의 1차 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율 등을 이용하여 파괴실험이 수행된 전단경간비가 3 이하인 335개 철근콘크리트 보의 극한강도를 평가하였다.
현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법에 의한 전단 경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 극한강도는 PCA¹⁸⁾ 및 ACI445¹⁹⁾의 스트럿-타이 모델 설계예제집의 경우처럼 스트럿-타이 모델 구성요소의 강도검토를 통해 평가하였다. 즉 철근콘크리트 보가 일정한 두께를 갖는다면 이 보의 극한강도는 콘크리트 스트럿의 필요단면폭 및 최대단면폭, 철근 타이의 필요단면적 및 최대단면적, 그리고 절점영역 경계면에서의 필요단면폭 및 최대단면폭 등의 크기를 비교하여 평가하였다. ACI 318-14 및 AASHTO의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 극한강도 평가 시스트럿과 타이가 이루는 각이 25° 이상 되어야 한다는 규정을 만족하도록 전단경간 대 모멘트 팔길이의 비가 a/z≤ 2.
FIB의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 극한강도 평가결과는, 비록 매우 보수적이나, 전 영역의 콘크리트 압축강도에서 그 정확성의 차이를 크게 보이지는 않았다. 현 연구의 방법은 콘크리트 압축강도의 변화에 따른 극한강도를 정확하고 일관성 있게 평가하였다.
극한강도 평가 시 강도감소계수 γ_c는 1을 사용하였으며, 철근 및 콘크리트의 설계강도 f_yd 및 f_cd는 각각 철근의 항복강도 f_y와 콘크리트의 압축강도 f_ck를 사용하였다. 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법에 의한 전단 경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 극한강도는 PCA¹⁸⁾ 및 ACI445¹⁹⁾의 스트럿-타이 모델 설계예제집의 경우처럼 스트럿-타이 모델 구성요소의 강도검토를 통해 평가하였다. 즉 철근콘크리트 보가 일정한 두께를 갖는다면 이 보의 극한강도는 콘크리트 스트럿의 필요단면폭 및 최대단면폭, 철근 타이의 필요단면적 및 최대단면적, 그리고 절점영역 경계면에서의 필요단면폭 및 최대단면폭 등의 크기를 비교하여 평가하였다.

데이터처리

이 논문에서는 ACI318-99²⁾의 실험에 기초한 전단강도모델, EC2³⁾의 실험 및 이론에 기초한 전단강도모델, FIB^,4) AASHTO^,5) ACI318-14⁶⁾ 등의 스트럿-타이 모델 설계기준, 그리고 이 연구에서 제안한 두 종류의 1차 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율 등을 이용하여 파괴실험이 수행된 전단경간비가 3 이하인 335개 철근콘크리트 보의 극한강도를 평가하였다. 또한 극한강도 평가결과의 비교분석을 통해 이 연구에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 타당성을 평가하였다.

이론/모형

5 이므로 이 실험체의 극한강도 평가를 위하여 Fig. 4(a)와 같은 수직 복합 메커니즘의 스트럿-타이 모델을 선정하였다. 실험체 4C3-04의 주요설계변수(a/d =1.
50이므로 이 실험체의 극한강도 평가를 위하여 Fig. 2(a)와 같은 아치 메커니즘의 스트럿-타이 모델을 선정하였다. 실험체 4C3-04의 실험파괴하중 128.
2(a)의 아치 및 수평 트러스 메커니즘을 조합한 그리고 Fig. 2(b)의 아치 및 수직 트러스 메커니즘을 조합한 부정정 스트럿-타이 모델을 이용하여 평가하였다. 부정정 스트럿-타이 모델에 의한 극한강도평가 시 철근콘크리트 보의 어느 한 하중전달 메커니즘이 일차적으로 파괴된 후 추가적인 하중에 의해 다른 나머지 하중전달 메커니즘이 파괴되는 하중전달메커니즘의 순차적 파괴 개념을 적용하였다.
1) 하에서 스트럿-타이모델 절점영역의 강도를 Fig. 5(e)와 같이 ACI445¹⁹⁾의 방법에 따라 검토하였다. Table 3(c)에 나타난 것과 같이 스트럿-타이 모델의 절점영역이 2차 파괴 시까지의 스트럿과 타이의 단면력을 전달함에 충분하였다.
ACI 318-14 및 AASHTO의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 극한강도 평가 시스트럿과 타이가 이루는 각이 25° 이상 되어야 한다는 규정을 만족하도록 전단경간 대 모멘트 팔길이의 비가 a/z≤ 2.14인 실험체에서는 아치 메커니즘의 스트럿-타이 모델을, a/z > 2.14인 실험체에서는 수직 트러스 메커니즘의 스트럿-타이 모델을 이용하였다.
FIB의 스트럿-타이모델 설계기준에 의한 극한강도 평가 시 전단경간대 모멘트 팔길이의 비 a/z에 따라 동반논문1) Fig. 1의 세 가지스트럿-타이 모델을 사용하였으며, 0.5 < a/z < 2.0 범위의 아치 메커니즘과 수직 트러스 메커니즘이 조합된 부정정스트럿-타이 모델의 하중분배율은 동반논문1)의 식 (1)을 이용하여 결정하였다.

성능/효과

이는 기존의 실험 및 이론적인 방법에 근거한 전단강도모델이 일반강도 철근콘크리트 보의 거동을 고려하여 개발되었기 때문인 것으로 판단된다. AASHTO 및 ACI 318-14의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의해 평가한 극한강도는 단면법에 의한 평가결과와는 반대로 콘크리트의 압축강도가 감소할수록 더 부정확하게 평가되었다. FIB의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 극한강도 평가결과는, 비록 매우 보수적이나, 전 영역의 콘크리트 압축강도에서 그 정확성의 차이를 크게 보이지는 않았다.
AASHTO 및 ACI 318-14의스트럿-타이 모델 설계기준은 실험과 이론에 기초한 전단강도모델과는 달리 a/d≥1.0일 때 극한강도 평가결과의 정확성이 감소하는 것으로 나타났다.
9%로 크게 나타났다. FIB의 부정정 스트럿-타이 모델과 그 하중분배율, 그리고 아치 및 수직 트러스 메커니즘의 정정 스트럿-타이 모델에 근거한 AASHTO와 ACI 318-14의 스트럿-타이 모델 설계기준 또한 그 극한강도를 실험파괴하중의 1.66, 1.72, 1.41배로 실제보다 과소평가하였으며, 변동계수는 23.1%, 39.4%,28.2%로 앞서 소개한 다른 전단강도모델에 의한 것보다 조금 개선되는 것으로 나타났다. 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하는 방법은 철근콘크리트 보 실험체의 극한강도를 실험파괴하중의 1.
이는 이들 스트럿-타이 모델 설계기준이 하한소성이론에 입각한 스트럿-타이 모델 방법의 기본개념에 따라 정정 트러스 구조의스트럿-타이 모델을 사용하게 함으로써 전단경간 내의 하중전달 메커니즘이 지나치게 단순화시켰기 때문인 것으로 판단된다. FIB의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 극한강도 평가결과는, 비록 매우 보수적이나, 전 영역의 a/d에서 그 정확성의 차이를 크게 보이지는 않았다. 이는 전단경간 내의 하중전달 메커니즘을 보다 정확하게 묘사하기 위해 부정정 스트럿-타이 모델을 사용했기 때문인 것으로 판단된다.
AASHTO 및 ACI 318-14의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의해 평가한 극한강도는 단면법에 의한 평가결과와는 반대로 콘크리트의 압축강도가 감소할수록 더 부정확하게 평가되었다. FIB의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 극한강도 평가결과는, 비록 매우 보수적이나, 전 영역의 콘크리트 압축강도에서 그 정확성의 차이를 크게 보이지는 않았다. 현 연구의 방법은 콘크리트 압축강도의 변화에 따른 극한강도를 정확하고 일관성 있게 평가하였다.
Table 3(c)에 나타난 것과 같이 스트럿-타이 모델의 절점영역이 2차 파괴 시까지의 스트럿과 타이의 단면력을 전달함에 충분하였다. 따라서 이 연구의 방법에 의한 실험체 4C3-04의 극한강도는 스트럿과 타이의 하중전달성능에 의해 실험파괴하중의 96.3%인 123.7 kN으로 결정되었다. 이와 같은 방법으로 나머지 보의 극한강도를 평가하였다.
이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율은 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법에 비해 철근콘크리트 보의 극한강도를 더 정확하게 평가하였을 뿐 아니라 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근비 등의 주요설계변수들의 영향을 기존 방법들보다 더 정확하고 일관성 있게 반영하는 것으로 나타났다. 따라서 저자가 제안한 수평 및 수직 복합 메커니즘의 부정정스트럿-타이 모델은 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 실제의 하중전달 메커니즘을 정확하게 묘사할 수 있는 모델로 판단되며, 또한 저자의 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율은 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보 주요설계변수들의 영향을 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법에 반영하여 철근콘크리트 보의 합리적인 해석 및 설계를 가능하게 할 것으로 사료된다.
Table 4(c)는스트럿-타이 모델의 구조형식 및 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율에 따른 극한강도를 현행 스트럿-타이모델 설계기준의 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 유효강도 값을 사용하여 평가한 결과를 보인 것이다. 모든 경우의 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 유효강도에 대해서 정정 스트럿-타이 모델 보다는 부정정 모델에 의한 평가 결과가 더 양호함을 알 수 있으며, 또한 부정정 스트럿타이 모델의 적용 시 현 연구의 하중분배율이 철근콘크리트 보의 극한강도를 가장 정확하게 평가함을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 설계 시 콘크리트 스트럿 및 절점영역 유효강도의 중요성과 더불어 보의 하중전달경로를 잘 묘사할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델 및 철근콘크리트 보의 주요설계변수의 영향이 적합하게 반영된 하중분배율의 필요성을 입증하는 것이라 볼 수 있다.
그러나 극한강도를 매우 보수적으로 평가한 것은 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 전단경간 비의 함수로만 지나치게 단순화시켰을 뿐 아니라 부정정 스트럿-타이 모델의 적용범위가 적합하게 설정되지 않았기 때문인 것으로 판단된다. 상기 방법에 의한 결과와는 대조적으로 현 연구의 방법에 의한 극한강도 평가결과는 전 전단경간비 영역에서 실험 및 이론 전단강도모델과 현행 스트럿-타이 모델 설계기준의 문제점들을 해결함으로서 정확성 및 일관성을 유지하는 것으로 나타났다.
Table 4(b)는 주요설계변수가 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근비의 분류에 따른 극한강도를 비교한 것이다. 실험 전단강도모델에 근거한 ACI 318-99 및 EC 2는 전단경간비 a/d가 1.0보다 작은 영역에서의 극한강도를 그 외의 영역에 비해 가장 보수적으로 평가하였는데, 이는 a/d가 1.0보다 작은 영역이 실험 전단강도모델을 위한 실험 범위에서 벗어남에 따라 나타나는 결과로 판단된다. AASHTO 및 ACI 318-14의스트럿-타이 모델 설계기준은 실험과 이론에 기초한 전단강도모델과는 달리 a/d≥1.
6은 335개의 철근콘크리트 보의 극한강도 평가결과를 나타낸 것이다. 실험 전단강도모델에 근거한 ACI 318-99와 EC 2는 각각 극한강도를 실험파괴하중의 1.45 및 1.39배로 실제보다 과소평가하였으며, 변동계수 또한 34.4% 및 48.9%로 크게 나타났다. FIB의 부정정 스트럿-타이 모델과 그 하중분배율, 그리고 아치 및 수직 트러스 메커니즘의 정정 스트럿-타이 모델에 근거한 AASHTO와 ACI 318-14의 스트럿-타이 모델 설계기준 또한 그 극한강도를 실험파괴하중의 1.
에서 제안한 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 부정정 스트럿-타이모델 및 하중분배율의 타당성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 광범위한 영역의 335개 철근콘크리트 보 실험체의 극한강도를 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하는 방법, 실험 및 이론 전단강도모델에 근거한 현행 설계기준의 단면법, 그리고 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법 등을 이용하여 평가하였다. 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율은 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법에 비해 철근콘크리트 보의 극한강도를 더 정확하게 평가하였을 뿐 아니라 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근비 등의 주요설계변수들의 영향을 기존 방법들보다 더 정확하고 일관성 있게 반영하는 것으로 나타났다. 따라서 저자가 제안한 수평 및 수직 복합 메커니즘의 부정정스트럿-타이 모델은 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 실제의 하중전달 메커니즘을 정확하게 묘사할 수 있는 모델로 판단되며, 또한 저자의 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율은 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보 주요설계변수들의 영향을 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법에 반영하여 철근콘크리트 보의 합리적인 해석 및 설계를 가능하게 할 것으로 사료된다.
2%로 앞서 소개한 다른 전단강도모델에 의한 것보다 조금 개선되는 것으로 나타났다. 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하는 방법은 철근콘크리트 보 실험체의 극한강도를 실험파괴하중의 1.04배로 매우 정확하게 평가하였으며, 변동계수 또한 20.2%로 기존 방법들에 비해 가장 우수하게 나타났다.
콘크리트의 압축강도에 따라 분류한 설계기준의 단면법에 의한 극한강도는, 각 방법 간에 다소 차이가 있으나, 콘크리트의 압축강도가 증가할수록 더 부정확하게 평가되었다. 이는 기존의 실험 및 이론적인 방법에 근거한 전단강도모델이 일반강도 철근콘크리트 보의 거동을 고려하여 개발되었기 때문인 것으로 판단된다.
이는 실험체의 강도가 전단에 의해 지배되더라도, 휨 철근비의 감소 및 휨균열 증가로 인한 강성감소의 영향을 적절히 반영하지 못함에 따른 것으로 판단된다. 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법에 의한 극한강도는 휨 철근비가 증가할수록 더 부정확하게 평가되었다. 이 연구의 방법은 휨 철근비의 증감에 따른 철근타이의 강성변화 및 압축대의 깊이변화의 영향을 하중분배율을 결정하기 위한 부정정 스트럿-타이 모델의 비탄성 구조해석 시 적절히 고려해 줌으로서 휨 철근비의 변화에 따른 극한 강도를 정확하고 일관성 있게 평가하였다.
휨 철근비에 따라 분류한 설계기준의 단면법에 의해 평가한 극한강도는, 각 방법 간에 다소 차이가 있으나,휨 철근비가 감소할수록 더 부정확하게 평가되었다. 이는 실험체의 강도가 전단에 의해 지배되더라도, 휨 철근비의 감소 및 휨균열 증가로 인한 강성감소의 영향을 적절히 반영하지 못함에 따른 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현행 스트럿-타이 모델 설계기준의 한계점은 무엇인가?	현행 스트럿-타이 모델 설계기준은 철근콘크리트 보의 설계 시 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 휨철근비 등의 주요설계변수들의 영향을 반영할 수 있는 적절한 방법을 제시하지 못하고 있을 뿐 아니라 전단지간 내의 하중전달 메커니즘이 콘크리트와 전단철근에 의해 이루어진다는 기본적인 개념 또한 충족시키지 못하고 있다. 이러한 현행 스트럿-타이 모델 설계기준의 문제점을 개선하기 위하여 이 논문의 동반논문1)에서는 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 주요설계변수에 따른 강도 및 거동 특성의 변화를 합리적으로 고려할 수 있는 두 종류의 1차 부정정 스트럿-타이 모델과 각 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다.
	부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율은 기존의 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법보다 어떤 강점을 지녔는가?	이 연구에서는 저자가 동반논문1)에서 제안한 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 부정정 스트럿-타이모델 및 하중분배율의 타당성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 광범위한 영역의 335개 철근콘크리트 보 실험체의 극한강도를 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하는 방법, 실험 및 이론 전단강도모델에 근거한 현행 설계기준의 단면법, 그리고 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법 등을 이용하여 평가하였다. 이 연구의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율은 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법에 비해 철근콘크리트 보의 극한강도를 더 정확하게 평가하였을 뿐 아니라 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근비 등의 주요설계변수들의 영향을 기존 방법들보다 더 정확하고 일관성 있게 반영하는 것으로 나타났다. 따라서 저자가 제안한 수평 및 수직 복합 메커니즘의 부정정스트럿-타이 모델은 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 실제의 하중전달 메커니즘을 정확하게 묘사할 수 있는 모델로 판단되며, 또한 저자의 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율은 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보 주요설계변수들의 영향을 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법에 반영하여 철근콘크리트 보의 합리적인 해석 및 설계를 가능하게 할 것으로 사료된다.
	본 연구에서 분류한 설계기준의 단면법에 의한 극한강도가, 콘크리트 압축강도의 증가와 함께 더 부정확하게 평가된 이유는 무엇으로 보는가?	콘크리트의 압축강도에 따라 분류한 설계기준의 단면 법에 의한 극한강도는, 각 방법 간에 다소 차이가 있으나, 콘크리트의 압축강도가 증가할수록 더 부정확하게 평가되었다. 이는 기존의 실험 및 이론적인 방법에 근거한 전단강도모델이 일반강도 철근콘크리트 보의 거동을 고려하여 개발되었기 때문인 것으로 판단된다. AASHTO 및 ACI 318-14의 스트럿-타이 모델 설계기준에 의해 평가한 극한강도는 단면법에 의한 평가결과와는 반대로 콘크리트의 압축강도가 감소할수록 더 부정확하게 평가되었다.

참고문헌 (22)

Chae, H.S., and Yun, Y.M., "Strut-Tie Models and Load Distribution Ratios for Reinforced Concrete Beams with Shear Span-to-Effective Depth Ratio of Less than 3 - (I) Models and Load Distribution Ratios", Journal of Korean Concrete Institute, in Review, 2016.
American Concrete Institute, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-99) and Commentary (ACI 318R-99), Farmington Hills, Michigan, USA, 1999.
European Committee for Standardization, Eurocode 2: Design of Concrete Structures, Brussels, Belgium, 2004.
Comite Euro-International du Beton, CEB-FIP Model Code 2010, International Federation for Structural Concrete (fib), Lausanne, Switzerland, 2010.
American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 5th Edition, Washington, D.C., USA, 2010.
American Concrete Institute, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary, Farmington Hills, Michigan, USA, 2014.
Clark, A.P., "Diagonal Tension in Reinforced Concrete Beams", Journal of the American Concrete Institute, Vol.23, No.2, 1952, pp.145-156.
Smith, K.M., and Vantsiotis, A.S., "Shear Strength of Deep Beams", ACI Material Journal, Vol.79, No.3, 1982, pp. 201-213.
Anderson, N.S., and Ramirez, J.A., Effect of the Detailing of Stirrup Reinforcement on the Ultimate Strength and Behavior of Reinforced Concrete Members Failing in Shear, Research Report, School of Civil Engineering, Purdue University, Indiana, USA, 1989.
Tan, K.H., Kong, F.K., Teng, S., and Guan, L., "High-Strength Concrete Deep Beams with Effective Span and Shear Span Variations", ACI Structural Journal, Vol.92, No.4, 1995, pp.395-405.

상세보기
Tan, K.H., Kong, F.K., Teng, S., and Weng, L., "Effect of Web Reinforcement on High-Strength Concrete Deep Beams", ACI Structural Journal, Vol.94, No.5, 1997, pp. 572-582.

상세보기
Tan, K.H., Teng, S., Kong, F.K., and Lu, H.Y., "Main Tension Steel in High Strength Concrete Deep and Short Beams", ACI Structural Journal, Vol.94, No.6, 1997, pp.752-768.

상세보기
Shin, S.W., Lee, K.S., Moon, J., and Ghosh, S.K., "Shear Strength of Reinforced High-Strength Concrete Beams with Shear Span-to-Depth Ratios between 1.5 and 2.5", ACI Structural Journal, Vol.96, No.4, 1999, pp.549-556.
Oh, J.K., and Shin, S.W., "Shear Strength of Reinforced High-Strength Concrete Deep Beams", ACI Structural Journal, Vol.98, No.2, 2001, pp.164-173.

상세보기
Yang, K.H., Chung, H.S., Lee, E.T., and Eun, H.C., "Shear Characteristics of High-strength Concrete Deep Beams without Shear Reinforcements", Engineering Structures, Vol.25, 2003, pp.1343-1352.

상세보기
Kim, S.C., and Park, S.Y., "A Study on Shear Steel Effect on RC Deep Beams", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.25, No.2, 2005, pp.365-373 (in Korean).
Lee, J.Y., Choi, I.J., and Kim, S.W., "Shear Behavior of Reinforced Concrete Beams with High-Strength Stirrups", ACI Structural Journal, Vol.108, No.5, 2011, pp.620-629.

상세보기
Portland Cement Association, AASHTO LRFD Strut-Tie Model Design Examples, Skokie, Illinois, USA, 2004.
ACI Subcommittee 445, Examples for the Design of Structural Concrete with Strut-and-Tie Models; SP-208, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, USA, 2002.
Bergmeister, K., Breen, J.E., Jirsa, J.O., and Kreger, M.E., Detailing in Structural Concrete, Center for Transportation Research, University of Texas at Austin, Texas, USA, 1993.
Yun, Y.M., "Effective Strength of Concrete Strut in Strut-Tie Model (I): Methods for Determining Effective Strength of Concrete Strut", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.25, No.1, 2005, pp.49-59 (in Korean).
Foster, S.J., and Gilbert, R.I., "Experimental Studies on High-Strength Concrete Deep Beams", ACI Structural Journal, Vol.95, No.4, 1998, pp.382-390.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증