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문제 정의
- RC 기등의 취성적인 전단파괴는 구조물 전체의 심각한 성능저하를 유발할 수 있기 때문에 적절한 보강공법을 이용하여 충분한 강도를 확보할 수 있도록 하며 실질적으로 구조물의 수명을 증가시키는 개선작업이 필요하다. 본 연구는 섬유쉬트로 보강된 RC 기둥 전단강도의 정량적 예측에 관한 연구로 서, 먼저 섬유쉬트 및 횡방향 철근에 의한 콘크리트 강도의 구속효과를 보강재의 면적비에 따른 구속 효과계수를 도입한 구속된 콘크리트 모델을 제안하였으며, 또한 소성이론을 바탕으로 트러스-아치 기 구에 따른 하한계 해석 및 기등의 파괴기구에 따른 상한계 해석의 수행을 통하여 RC 기등의 전단강 도 예측모델을 제안하였다.
- 본 연구에서는 식(4)의 수정된 유효구속비 K를 도입하여 콘크리트의 거동해석을 위한 수정된 구성 모델을 제안하였다. 구속된 콘크리트의 경우에는 횡방향 철근 및 섬유쉬트에 의한 보강 체적비의 증가 와 더불어 횡구속력이 동시에 증가하게 되며, 이때의 웅력-변형률 관계는 최대 응력 전·후의 거동에 따라 각각 다음의 식⑸ 및 식⑹과 같이 표현할 수 있으며, 여기서 &“는 구속된 콘크리트의 극한 변 형률을 나타낸다.
가설 설정
- 섬유쉬트로 보강된 RC 기등의 휨 및 전단 거동을 예측하기 위하여 그림2와 같은 하중조건을 가정하여 횡방향 하중을 식 ⑺과 같이 산정할 수 있으며, 변위 거동의 경우에는 휨, 부착- 미끄럼 및 전단에 의한 변헝을 고려하여 총 횡방향 변위를 식 ⑻과 같이 가정하였다.
- 본 모델은 축력 및 전단력을 고려하여 보강된 RC 기등에 대하여 그림3과 같이 Nielsen"이 제안한 강도 하한값을 바탕으로 하한계 이론의 도입시 기등에 작용하는 축력에 대하여 콘크리트가 분담하는 압축응력이 유효 압축강도 이상이 되지 않도록 하는 과정에서 트러스와 아치의 경사각이 이루는 차이를 무시하므로써 발생하는 전단강도의 증가를 초래하는 기존의 모델과 차별화 하였다. 즉, 아치 기구 에 의한 전단강도를 0으로 가정하여 트러스 작용에 의한 콘크리트 스트럿의 웅력을 유효 압축강도로 간주하므로써 콘크리트의 총 분담내력이 이미 소모된 것으로 가정하면 아치 기구에 의한 전단강도를 산정하지 않아도 된다.
- 하한값이 단순한 하중체계를 지닌 부재에 용이한 반면에, 보다 복잡한 하중조건 하에서는 상한값을 이용하여 좀더 쉽게 적용이 가능하다. 본 모델은 축력 및 전단력을 받는 보강된 RC 기등의 파괴 형태를 나타내는 그림5와 같이, 섬유쉬트와 전단철근이 동일하게 거동하여 일정한 전단보강비를 지니고 중앙부에 수평변위가 발생하는 단순한 변위장을 가정하여 전단강도 상한값을 식(11)과 같이 산정 할 수 있다.
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