철근콘크리트보의 전단강도에 대한 기본 이해 (출처 : 철근콘크리트구조 /예문사)

철근콘크리트보의 전단강도에 대한 기본 이해 (출처 : 철근콘크리트구조 /예문사)

1. 콘크리트의 전단강도 (Vc)

1) 전단력과 휨모멘트가 작용하는 부재

  (1) 전단보강되지 않은 보에 휨전단 균열이 발생하였을 때 보에 작용하는 전단력 V

      전단보강되지 않은 보의 전단강도 = Vc + Vag + Vd

      - 균열이 생기지 않은 압축측 콘크리트가 저항하는 전단력 Vc

      - 균열이 생긴 부위에서 골재의 맞물림 작용 (Interlock Action) Vag

      - 인장 주철근의 장부작용 (Dowel Action) : Vd

 

전단보가 되지 않은 보의 균열후 내력

 

 

  (2) 인장철근비에 의한 실험결과, 전단강도에 미치는 인장철근의 영향 

         ---> 인장철근비가 높을 수록 전단강도가 증가 - 인장철근의  다우얼 액션 작용

  (3) 콘크리트의 전단강도 Vc

    - 일반식

    - 상세식

 

2) 전단력+축력이 작용하는 부재

(1) 축력의 영향

   - 압축력 : 휨인장 균열이 억제되어, 균열의 확대의 저지

   - 인장력 : 휨인장 균열을 증대시키고, 균열의 확대를 증폭

(2) 축방향 압축력을 받는 부재

(3) 현저히 큰 축방향 인장력을 받는 부재의 경우

2. 전단보강된 보의 전단강도

1) 전단보강근의 역할

  (1) 균열의 확대를 억제

  (2) 골재의 맞물림 작용효율 증대

  (3) 인장 주근을 수직으로 지지하며 장부작용에 의한 전단 저항성능을 증대


2) 보의 전단력

(1)  Vc : 균열이 생기지 않은 압축측 콘크리트가 저항하는 전단력

(2) Vag : 균열이 생긴 부위에서 골재으 맞물림 작용 (Interlock Action)

(3) Vd : 인장 주철근의 장부작용 (다우얼 액션)

(4) Vs = nAvfv : 전단보강근에 생기는 전단력

 3) 전단보강된 보의 전단내력분포 

   (1) 휨균열 전 : 콘크리트의 전단내력(Vc)으로 저항한다.

   (2) 휨균열 발생후부터 사인장 균열 전까지

       - 휨균열이 발생하게 되면 Vc외에도 Vag와 Vd가 내력을 발위하기 시작한다.

       - 사인장균열 전까지는 Vs는 전단력 지지에 아무런 기여를 하지 않는다.

     
   (3) 사인장균열 후부터 스터럽 항복전

      - 사인장균열이 발생하게 되면 스터럽이 내력을 발휘하기 시작한다. 

      - 이 구간에서는 Vc, Vay, Vd의 내력은 일정하거나 조금 감소하는 반면, Vs는 외부전단력에 대해 선형으로 대응하여 저항한다.


  (4) 스터럽 항복 후

     - 스터럽이 항복하게 되면 Vay와 Vd는 급격히 저하하게 되면, Vc의 부담이 늘어나 파괴하는 양상을 보인다.





  4)  전단보강근의 전단강도


  1) 전단보강근에 의한 전단강도

일때, 전단보강근의 보강이 필요

  2) 전단보강근에 의한 전단강도식 유도

      - 전단보강근 1개가 발휘하는 힘 = Av fy

      - n개 보강근에 의한 전단력의 수직 성분 

      - 아래 그림에서