KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Grid Strut-Tie Model Approach for Structural Concrete Design

콘크리트 구조부재의 설계를 위한 격자 스트럿-타이 모델 방법

  • 윤영묵 (경북대학교 토목공학과) ;
  • 김병헌 (경북대학교 토목공학과)
  • Received : 2005.10.25
  • Accepted : 2006.04.15
  • Published : 2006.07.31
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Abstract

Although the approaches implementing strut-tie models are the valuable tools for designing discontinuity regions of structural concrete, the approaches of the current design codes have to be improved for the design of structural concrete subjected to complex loading and geometrical conditions because of the uncertainties in the selection of strut-tie model, in the use of an indeterminate strut-tie model, and in the effective strengths of struts and nodal zones. To improve the uncertainties, a grid struttie model approach is proposed in this study. The proposed approach, allowing to perform a consistent and effective design of structural concrete, employs an initial grid strut-tie model in which various load combinations can be considered. In addition, the approach performs an automatic selection of an optimal strut-tie model by evaluating the capacities of struts and ties using a simple optimization algorithm. The validity and effectiveness of the proposed approach is verified by conducting the analysis of the four reinforced concrete deep beams tested to failure and the design of shearwalls with two openings.

스트럿-타이 모델 방법은 응력교란영역을 갖는 콘크리트 구조부재의 설계에 효과적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하중이나 기하학적 조건이 복잡한 경우 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법은 스트럿-타이 모델의 선정, 스트럿-타이 모델의 구조형식, 그리고 구성요소의 유효강도 측면에서의 불확실성으로 인해 콘크리트 구조부재의 합리적인 설계가 어려운 부분이 있다. 본 연구에서는 이러한 불확실성을 개선하기 위해 콘크리트 구조부재의 기하학적 형상을 바탕으로 초기격자모델을 구성하고 간단한 최적화 알고리즘을 이용하여 콘크리트 스트럿과 철근 타이의 하중전달능력을 결정함으로써 다양한 하중조건에 적합한 스트럿-타이 모델의 선정과 동시에 일관된 설계를 수행할 수 있는 격자 스트럿-타이 모델 방법을 제안하였다. 철근콘크리트 깊은 보의 극한강도평가와 개구부를 가지는 벽체의 설계를 통해 제안한 방법의 타당성과 효율성을 검증하였다.

Keywords

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