Chap. 6 전단(Shear and Diagonal Tension) 전단강도 및 설계
(Shear Strength and Design)
2016-04-14_ccs
1. code
2. Shear design 3. torsion 4. shear friction 5. deep beam 6. bracket and cobel 7. strut-tie model
전단(Shear and Diagonal Tension)
Displcement Load,
Force
Load
Displacement 0
Crack
Crack
Displacement
Load Load
Displacement 0
Crack due to bending
Shear Crack
Longitudinal Bar
Displacement
Load Load
Displacement 0
Compressive Failure of Concrete
Compressive Failure of Concrete
Brittle Failure
Columns with high compression
Shear Reinforcement
Displacement
Load Load
Displacement 0
Shear Failure Brittle Failure
Displacement
Load Load
Displacement
Yielding
0Long. Bar Yielding
Flexural Failure Ductile Failure
전단강도시 결정될 인자
V = V
c+ V
ay+ V
d+ V
s+ (아치작용)
단, 아치작용은 춤이 큰 보의 경우 Vs : 스터럽이 지지하는 전단력 설계전단강도 ≥ 소요전단강도
전단력?
물체의 어떤 단면에 평행으로 서로 반대방향인 한 쌍의 힘을 작용시키면 물체가 그 면을 따라 미끄러져서 절단되는 것
≫ 축력 및 휨과 함께 기본적인 힘의 형태
· 휨재 : 휨과 함께 전단력 고려
· 압축재 : 축력, 휨과 함께 전단력 고려
전단강도(Shear Strength)
▣ 콘크리트 전단강도
• 콘크리트의 전단강도는 시험에 의해 얻기가 거의 불가능하나(각 시험에 따 른 조건의 차이 때문) 대개 압축강도의 20%에서 80% 범위에 있음
• 철근콘크리트 구조물에서 직접전단에 의해 파괴가 일어나는 경우는 거의 없으며, 부재가 전단력을 받으면 콘크리트는 인장에 매우 약하기 때문에 사인장응력에 의한 사인장균열에 의해 파괴가 대부분 일어남
탄성단면 해석(Elastic Section Analysis)
▣ 휨 파괴와 전단파괴
• 휨 파괴 : 일반적으로 인장철근이 항복한 후 충분한 연성을 가지고 발생
• 전단파괴 : 휨에 비하여 파괴 과정에 많은 불확실성이 있고 갑작스럽게 발생
▣ 전단응력(Shear Stress for V only)
Q : 단면1차모멘트
탄성범위 내에서의 전단
(a)
(b) VQ
Ib
V : 작용 전단력, b : 단면의 폭 I : 전체 단면의 중립축에 대한
단면 2차 모멘트
Q : 전단응력 계산위치 바깥부분의 중립축에 대한 단면 1차모멘트
※ 상/하단 = 0, 중립축 = 최대값
※ 최대전단응력과 평균전단응력의 비교
(a)직사각형 단면의 경우 최대값 = 평균값의 1.5배 (b)T형보의 경우 최대값 = 평균값의 1.46배
• 균질한 탄성보에서의 전단 응력(
ν
)보의 각 부분에 작용하는 전단, 인장, 압축응력 다름
→ 조합으로 나타나는 주응력의 크기 및 방향이 각기 다름
균질한 보의 주응력 방향
인장 압축 주응력 :
위치에 따른 주응력의 변화
( )
전단 보강이 없는 경우의 전단강도
최대 휨모멘트 발생 단면 → 최대 인장응력 발생 - 인장철근이 없는 경우 : 인장균열로 인한 취성 파괴
- 인장철근이 있는 경우 : 하중의 증가로 전단응력 증가→ 사인장 균열 발생
Shear Behavior for RC Beams – 주요 변수
• 콘크리트 인장(압축)강도(fcu)
• 주 인장철근량(ρw)
• 전단경간비(shear span ratio : a/d)
• 보의 유효깊이(d) – 크기효과(size effect)를 의미함
