• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.165-172
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• 2019

본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 유한요소법을 이용한 수치해석으로 예측해 보았다. 프리스트레스의 정도를 주요 변수로 하여 전단 강도의 변화를 살펴보았다. 유한요소해석 프로그램인 Abaqus를 사용하여 CDP재료 모델과 초기조건을 설정함으로 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 비교적 정확하게 예측할 수 있으며 오차는 5%이하였다. 또한 깊은 보의 strut-and-tie 모델과 동일한 형태를 나타냈으며, 해석이 타당하다고 본다. 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 예측하기 위해 제안된 수식으로 전단 강도를 계산하였을 때 실제 전단 강도보다 큰 수치를 얻었다. 텐던에 가해진 프리스트레스의 크기가 커질수록 깊은 보의 전단 강도는 선형적으로 증가하는 현상을 보였다. 깊은 보의 전단 강도를 효과적으로 증가시키기 위해 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보를 활용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.259-267
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• 2008

철근콘크리트 깊은 보는 콘크리트와 전단철근에 의한 전단저항 메커니즘의 성능에 의해 극한강도가 지배된다. 깊은 보의 거동은 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 본 논문에서는 이러한 깊은 보의 강도 및 거동 특성을 모두 반영하여 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현 스트럿-타이 모델 설계기준을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 수직 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율의 결정 시 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 전단에 대한 연성파괴거동을 확보하기 위하여 깊은 보의 전단저항 메커니즘을 구성하는 콘크리트 스트럿과 수직철근 타이가 동시에 파괴된다는 전단평형철근비 개념을 도입하였으며, 다양한 수치해석결과를 바탕으로 단순지지 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 설계변수를 고려하였다. 본 논문의 후속편에서는 기존의 여러 설계방법들과 본 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 다양한 종류의 단순지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 본 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.734-737
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• 2010

이 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 비선형해석을 위한 전산플랫폼을 개발하였다. 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 정확하게 파악하고 합리적이면서 경제적인 설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 사용된 부착 또는 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 이 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 파악하기 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.3-12
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• 2011

철근콘크리트 깊은 보의 거동은 전단경간비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 이 논문에서는 이러한 깊은 보의 거동 특성을 모두 반영하여 연속지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현 스트럿-타이 모델 설계기준을 부정정 스트럿-타이 모델을 이용한 연속지지 철근콘크리트 깊은 보의 설계에 합리적으로 적용하기 위해 외부하중에 대한 단부 지지점 반력의 비인 반력분배율과 수직 트러스 메커니즘에 의해 전달되는 외부하중의 크기 즉 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율의 결정 시 연속지지 철근콘크리트 깊은 보의 전단에 대한 연성파괴거동을 확보하기 위하여 깊은 보의 전단저항 메커니즘을 구성하는 콘크리트 스트럿과 수직철근타이가 동시에 파괴된다는 전단평형철근비 개념을 도입하였으며, 다양한 수치해석 결과를 바탕으로 연속지지 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 주요설계변수를 고려하였다. 이 논문의 후속편에서는 기존의 여러 설계방법들과 이 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 다양한 종류의 연속지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 이 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.683-691
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• 2013

깊은 보의 파괴거동은 전단경간과 유효깊이의 비(a/d)에 따라 크게 변한다. $a/d{\leq}1.0$의 깊은 보는 복부의 쪼갬현상과 하중점과 재하점 부근에서의 콘크리트의 연화현상을 동반하는 파괴모드가 지배적인 파괴모드가 되는 것과 복부에 배치된 전단철근은 보의 파괴모드를 변화시키는 역할을 하고, 이러한 목적으로 복부철근을 배근할 때에는 반드시 연직 및 수평철근을 동시에 사용하거나 또는 사인장균열에 직각을 이루도록 철근을 배치하여야 한다. 한편, 1.0${\leq}2.5$의 깊은 보의 경우, 전단파괴시 주인장철근이 항복상태에 도달하지 않도록 충분히 배치되어져 있다면 복부에 배치된 수평철근으로 인한 전단강도 증가는 거의 기대하기 어렵다. 하지만 연직전단철근은 1.0${\leq}2.5$의 깊은 보가 일찍 타이드아치기구로 전이되는 현상을 방지함으로서 전단강도를 증대시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 깊은 보에 대한 기존의 실험연구로부터 얻어진 파괴거동과 그것에 영향을 미치는 주요 인자들에 대해 정성적으로 분석하고, 소성이론을 적용하여 파괴강도를 구하는데 기초가 되는 역학모델을 정의하였다. 또한 정의된 역학모델을 근거로 소성이론의 상계정리(upper bound theorem)를 적용하여 a/d가 1이하의 깊은 보에 대한 전단강도식을 이론적으로 유도하였다. 이 연구에서 제안된 전단강도 산정식은 $a/d{\leq}1.0$의 깊은 보의 전단강도를 정확하게 예측하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.689-696
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• 2003

최근 ACI 318-02기준 부록 A에 깊은 보의 전단설계에 있어 스트럿-타이 모델을 적용 가능하도록 소개하고 있다. STM은 깊은 보, 개구부가 있는 깊은 보, 코벨, 턱이진 보와 같이 부재의 변형률 분포가 상당히 비선형인 콘크리트 부재의 설계에 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구는 고강도콘크리트를 적용한 깊은 보의 각국의 전단강도규준과 전단거동을 평가하고자 실험적 연구로 2점 단순 집중하중을 받는 고강도 RC 깊은 보 5개를 제작하여 파괴 실험을 실시하였다. 또한, 국내 B사의 기계적 정착철물을 사용하여 주인장철근의 양단부에 기계적정착을 적용하였다. 파괴 시 모든 시험체는 가력점과 지지점을 연결하는 주 경사균열이 나타났고, 주인장철근을 기계적 정착한 시험체가 90도 표준갈고리 시험체보다 파괴 시 하중 수행능력이 우수한 것으로 나타났다. 실험결과를 기초로 ACI 318-99 기준, ACI 318-02 부록 A STM, CSA 23.3-94 기준 및 CIRIA Guide-2의 전단설계기준을 비교 평가하였다. ACI 318-99 기준과 ACI 318-02 기준의 스트럿-타이 모델, CIRIA Guide-2는 단순스팬 깊은 보의 극한전단강도 예측 있어 10∼36%정도 낮게 안정적으로 평가하는 것으로 나타났다. ACI 318-99 기준에 의한 전단강도예측값이 표준편차가 가장 낮은 것으로 조사되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2195-2209
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• 2013

스트럿-타이 모델 방법을 이용하여 철근콘크리트 깊은 보를 정확하게 해석하고 안전하게 설계하기 위해서는 콘크리트 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하여야 한다. 이 연구에서는 여러 설계기준서 및 연구문헌에서 제안된 세 종류의 대표적인 철근콘크리트 깊은 보의 스트럿-타이 모델을 위하여 철근콘크리트 깊은 보의 전단경간 비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근 및 전단철근 비 등의 주요 설계변수들의 영향을 정확하게 반영할 수 있는 콘크리트 스트럿의 유효강도 식을 개발, 제안하였다. 현행 설계기준서 및 여러 연구문헌의 콘크리트 스트럿의 유효강도 식과 이 연구에서 제안한 유효강도 식을 이용하여 파괴실험이 수행된 241개 철근콘크리트 깊은 보의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 이 연구에서 제안한 스트럿 유효강도 식의 적합성을 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.619-628
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• 2001

깊은 보의 실제 시공에서는 창호, 배관, 설비 등의 건축적 요구 조건과 각종 제약 조건에 의하여 복부에 개구부를 설치해야하는 경우가 많으며, 이러한 개구부를 갖는 깊은 보에서는 하중 전달 경로가 개구부의 위치와 크기 및 형태 등에 큰 영향을 받게 된다. 이 연구는 양단이 단순지지되어 있는 철근콘크리트 질은 보를 대상으로 하여, 전단경간비와 콘크리트 강도, 복부 보강형태 및 개구부의 위치 등 여러 구조 변수가 깊은 보의 최대 전단내력과 균열 발생 및 진전, 파괴형태 등에 미치는 영향을 실험을 통해 조사하고 이론과 비교하였다 실험 결과, 깊은 보의 거동은 복부의 대각균열 형성과 크게 연관되어 있으며, 전단경간비와 개구부의 영향에 따라 내력이 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이론식으로는 Kong의 제안식과 Ray의 제안식이 비교되었으며 개구부의 크기가 커 다소 오차를 보이는 X 계열 시험체를 제외하면 Kong과 Ray의 제안식 모두가 깊은 보의 극한 전단강도를 적절히 예측할 수 있는 것으로 조사되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.874-882
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• 2002

현재, 깊은 보의 전단설계는 보통강도 콘크리트를 사용한 일반 보의 사인장 균열내력에 대한 실험식인 ACI 기준에 기본을 두고 시행되고 있지만, 고강도 철근콘크리트 깊은 보의 전단거동에 대한 자료는 매우 제한적이다. 따라서, 본 실험연구의 목적은 고강도 철근콘크리트 깊은 보의 전단거동을 이해하고 ACI 설계 기준의 안전율을 파악하기 위한 것이다. 상부 2점 대칭하중을 받는 22개의 고강도 콘크리트 깊은 보의 전단내력에 대한 실험결과를 나타내었다. 콘크리트 압축강도는 800kgf/$\textrm{cm}^2$이며, 주요 변수로는 전단경간비, 전단철근의 양 및 배근 형태 등이다. 실험결과로부터 전단철근의 전단저항에 대한 효율성은 ACI 기준에서 제시하는 순 경간깊이비(1n/d) 보다는 전단경간비가 크게 관계되었으며 전단경간비가 0.75 이상에서 수직 전단철근이 수평 전단철근보다 전단저항에 더 효율적이었다. 고강도 철근콘크리트 깊은 보의 전단내력을 예측하기 위하여 실험결과들과 전단마찰이론에 근거해서 ACI 기준식을 수정, 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.269-279
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• 2008

본 논문에서는 전편논문에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율 결정식을 ACI 318-05 스트럿-타이 모델 설계기준에 적용하여 파괴실험이 수행된 229개 단순지지 철근콘크리트 깊은 보의 극한강도를 평가하였다. 또한 229개 깊은 보의 극한강도를 실험식, 실험 전단강도모델에 기초한 설계기준, 이론 전단강도모델에 기초한 설계기준, 그리고 현 스트럿-타이 모델 설계기준 등으로 평가하고, 그 결과를 본 연구의 방법에 의한 결과와 비교분석하여 본 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.