전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열 형태, 휨과 전단의 지배

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열 형태, 휨과 전단의 지배


안녕하세요... 

오늘은 전단경간, 전단경간비에 대해서 포스팅하겠습니다.


CH건설기술 홈페이지 : http://chrcc.kr

RCC 내진갈고리

 

 

전단경간이나 전단경간비라는 말을 포스팅 할까합니다. 

사실 이 용어는 구조엔지니어 아니면 잘 이해가 안되는 말이기도 하고 알 필요도 없는 말이긴 하지만 

 

혹시  균열이 발생하는 형태에 따하 하중 전달이 어떻게 되는 지 보다 쉽게 이해하고 싶으신 분들을 위해 포스팅하도록 하겠습니다.


전단스팬 또는 전단경간은 간단하게 이해하자면 가해지는 하중일 때의 전단력과 지지하는 전단력이 같을 때의 길이를 전단경간이라고 하고 

전단경간을 유효춤으로 나눈 값을 전단경간 비라고 하는 데 

전단경간비라는 용어가 필요한 경우는 전단경간비가 너무 짧을 경우 부재가 

취성파괴 되어 위험하기 때문에 이때를 구분하여 인지할 때 팔요한 용어입니다.

주로 건축구조기술사 시험의 보통 1교시에 서술형으로 나오는 문제입니다.


전단길이(전단스팬/Shear Span), 전단경간비의 영향선을 포함한 철근콘크리트 전단저항기구에 대하여 설명하라던지 철근콘크리트조의 보에서 발생하는 사인장 응력과 그 균열의 특징에 대해 설명해보라던지,

아니면 단순 철근콘크리트보의 전단경간에 대한 유효깊이비의 변화에 따른 파괴양상을 설명해보라던지 하는 서술형 문제에 출제가 되는 데요..


이런 문제들의 공통된 사항은 전단경간과 전단경간비의 정의를 이해하는 것입니다.

전단스팬(전단경간)은 휨부재인 보의 전단설계에서 언급되는 것이 맞지만 기둥에서도 

내진성능을 검증할 때 지진과 같은 횡하중을 가정할 때는 전단경간이나 전단경간비를 고려해야 하는 사항이 생깁니다.


일단 전단길이인 전단스팬(Shear Span)을 다시한번 정의하면 부재내에 발생하는 최대 휨모멘트와 최대 전단력의 비를 전단스팬 또는 전단경간이라고 합니다.

그래서 전단경간은 a로 보통 표기하는 데 a= Mmax/Vmax = Mu / Vu입니다.

전단스팬비(전단경간비, Shear Span Ratio)는 전단경간(전단스팬)을 보의 유효춥으로 나눈 값입니다.

그래서 전단경간비 a/d = Mmax/ (Vmax x d) = Mu / (Vu x d)입니다.

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

 

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

 

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

 

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

다음으로 전단경간비에 따른 파괴형상을 살펴보면

전단경간비(a/d)가 2.5를 초과하면 사인장파괴균열이 발생합니다. 

이는 전단에 의한 파괴가 있다는 뜻이고 완전한 인장파괴를 유도하기 위해서는 

전단경간비(a/d)가 최소한 6.0이상은 되어야 합니다.

사인장파괴는 균열이 말그래도 45도 각도의 사인장파괴균열이 일어나지만  

인장파괴는 45도각도의 균열이 나타나지 않고 횡하중방향의 수평방향으로 균열이 발생합니다.

그래서 내진성능을 검증하기 위해서는 보통 인장파괴를 유도하고 전단경간비를 최소 6.0이상 되도록 부재를 만들어 실험 검증합니다.

그래야만 실질적인 횡하중에 대한 모멘트 파괴로 인장균열이 발생하기 때문이겠습니다. 

이 경우는 전단에 지배받기 보다는 휨에 지배받는 다고 할 수 있습니다.

 

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

 

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

 

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

 

 

전단경간(전단스팬), 전단경간비(전단스팬비), 전단경간비에 따른 균열형태, 휨과 전단의 지배

만약에 

전단경간비(a/d)가 2.5이하인 경우는 휨과 전단이 동시에 지배하는 경우로 

하중 초기에는 휨에 의한 수평균열이 발생하다고 하중이 점점더 증가할 수록 

경사균열이 발생하면서 전단에 의한 지배가 증가하기 시작합니다.

이는 CH건설기술에서 철근콘크리트 기둥 실험에서 보였던 것처럼 균열이 발생하면서 최종 파괴됩니다. 

 

양쪽으로 가해지기 때문에 최종으로 X자형 형태의 균열을 보이고 있는 것입니다.

반면에, CH건설기술에서 검증한 SRC기둥에서는 전단경간비가 6이상으로 사인장균열이 나타나지 않고 수평균열만 나타나는 것을 알 수 있습니다.


전단경간비(a/d)가 1.0이하면 압축파괴 또는 쪼갬파괴라고 해서 휨보다는 전단에 의한 지배가 강하고 균열도 하중 지점과 압축대에 의해 균열이 발생하고 하중 지점에서 압축파괴가 이루어지는 것이

통상 파괴의 형상입니다.

오늘 포스팅한 전단경간, 전단경간비의 정의를 이해하고 전단경간비에 따른 균열형태를 

이해한다면 균열형태를 보고

그 부재가 휨에 의해 지배받고 있는 지 전단에 의해 지배받고 있는 지 파악할 수 있을 것으로 판단됩니다.

오늘은 전단경간과 전단경간비, 그리고 전단경간비에 따른 균열 형태를 포스팅해보왔습니다.

감사합니다.