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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10016547&local_id=10019427
콘크리트 구조부재의 신개념 스트럿-타이 모델 해석/설계기술 및 설계모듈 개발
Reports NRF is supported by Research Projects( 콘크리트 구조부재의 신개념 스트럿-타이 모델 해석/설계기술 및 설계모듈 개발 | 2008 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 윤영묵(경북대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number D00129
Year(selected) 2008 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2009년 02월 26일
Year type 결과보고
Year(final report) 2009년
Research Summary
  • Korean
  • 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 연구에서는 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. 또한 기존의 여러 설계방법들과 본 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 234개 단순지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 본 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.
  • English
  • The ultimate strength of simply supported reinforced concrete deep beams is governed by the capacity of the shear resistance mechanism, and the structural behavior of the deep beams is controlled mainly by the mechanical relationships between the primary design variables including shear span-to-effective depth ratio, flexural reinforcement ratio, and compressive strength of concrete. In this study, a simple indeterminate strut-tie model, which reflects all characteristics of the ultimate strength and behavior of the deep beams, was presented. A load distribution ratio, defined as the fraction of load transferred by a truss mechanism, was also proposed to help structural designers perform the rational design of deep beams by using the strut-tie model approaches of current design codes. In the determination of the load distribution ratio, a concept of balanced shear reinforcement ratio, which ensures the ductile shear design of the deep beams, was introduced, and the effect of the primary design variables was reflected through numerous numerical analyses of the presented indeterminate strut-tie model. The validity of the presented model and load distribution ratio was examined by employing them to the evaluation of ultimate strength of 234 simply supported reinforced concrete deep beams tested to shear failure.
Research result report
  • Abstract
  • 본 과제에서는 응력교란영역을 갖는 콘크리트 구조부재 중 철근콘크리트 깊은 보의 신개념 스트럿-타이 모델 해석/설계기술 및 설계모듈의 개발에 관한 연구를 수행하였다. 철근콘크리트 깊은 보의 거동은 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 본 연구에서는 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. 또한 기존의 여러 설계방법들과 본 연구에서 제안한 방법을 이용하여 파괴실험이 수행된 234개 단순지지 깊은 보의 강도를 평가하고, 본 연구에서 제안한 방법의 적합성을 검증하였다.
  • Research result and Utilization method
  • 단순 깊은 보의 전단거동은 보의 크기 및 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근과 전단철근의 양, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 특성 등 여러 변수들의 영향을 받음으로서 복잡한 역학적 관계를 가진다. 스트럿-타이 모델 방법이 단순 깊은 보의 합리적인 설계방법으로 정립되기 위해서는 단순 깊은 보의 하중전달 메커니즘을 적절히 반영하는 모델이 제시되어야 함은 물론 주요설계변수에 의한 단순 깊은 보의 강도 및 거동에 미치는 영향을 설계과정에 고려하여야 한다. 본 연구에서는 단순 깊은 보의 주요 하중전달 메커니즘을 정의하고 이를 반영한 부정정 스트럿-타이 모델을 제시하였다. 또한 스트럿과 타이 요소의 재료적 비선형 거동을 고려한 부정정 스트럿-타이 모델의 비탄성 구조해석을 통해 단순 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단지간대 유효깊이의 비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 주요설계변수를 고려함과 동시에 단순 깊은 보의 전단에 대한 연성거동을 보장할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 또한 본 연구에서는 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 부정정 스트럿-타이 모델 하중분배율의 적합성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 광범위한 영역의 234개 단순 깊은 보 시험체의 극한강도를 본 연구의 방법, 실험 및 이론 전단강도모델, 그리고 현 스트럿-타이 모델 설계기준을 이용하여 평가하였으며, 그 결과를 실험결과와 비교분석하였다. 본 연구의 방법은 기존의 여러 방법에 비해 극한강도를 비교적 정확하게 평가하였다. 따라서 본 연구의 방법은 스트럿-타이 모델을 이용한 단순 깊은 보의 설계 시 콘크리트에 의한 전단저항성능을 고려할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 사용을 합리적인 방법을 통해 가능하게 할 뿐만 아니라, 철근콘크리트 깊은 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 주요설계변수들의 영향을 설계 시 정확하게 반영하는 기준을 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
  • Index terms
  • 철근콘크리트 깊은 보, 부정정 스트럿-타이 모델, 하중분배율, 극한강도
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