์ด์ฑ์ฒ
(Seong-Cheol Lee)
1iD
์ ์ฑ์
(Sung-Won Yoo)
2โ iD
-
๊ฒฝ๋ถ๋ํ๊ต ๊ฑด์คํ๊ฒฝ์๋์ง๊ณตํ๋ถ ๋ถ๊ต์
(Associate Professor, School of Architecture, Civil, Environmental, and Energy Engineering,
Kyungpook National University, Daegu, 41566, Rep. of Korea)
-
๊ฐ์ฒ๋ํ๊ต ํ ๋ชฉํ๊ฒฝ๊ณตํ๊ณผ ๊ต์
(Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, Gachon University, Seongnam
13120, Rep. of Korea)
Copyright ยฉ Korea Concrete Institute(KCI)
ํค์๋
์ ๋จ๊ฐ๋, ์ฌ๋ฃ๊ณ์, ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์, ์ ๋ขฐ์ฑ
Key words
shear strength, material factor, strength reduction factor, reliability
1. ์ ๋ก
์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์์ ์ฑ์ ํ๋ณดํ๊ธฐ ์ํด ์ค๊ณ์์๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ํ์ค๊ณ์์ ์ ํญ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๋ค. ์ด ์ค ์ ํญ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๋ถ์ฌ์ ํ๊ดด ์์์
๋ฐ๋ฅธ ๋ถํ์ค์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์(๋๋ ๋ถ์ฌ๊ณ์)์ ์ฌ๋ฃ์ ๋ถํ์ค์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ๋ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ๋ฑ ํฌ๊ฒ ๋ ๊ฐ์ง๊ฐ ์๋ค. ์ ์๋ ํ๊ดด ์์์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ณต์นญ๊ฐ๋๋ฅผ
์ฐ์ ํ ํ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๊ณฑํจ์ผ๋ก์จ ์ค๊ณ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋ ๋ฐ๋ฉด, ํ์๋ ์ฌ๋ฃ์ ํน์ฑ๊ฐ๋์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณฑํ์ฌ ์ฌ๋ฃ์ ๋ํ ์ค๊ณ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ณ์ฐํ ํ ํ๊ดด ์์์
๋ฐ๋ฅธ ์ค๊ณ๊ฐ๋๋ฅผ ์ฐ์ ํ๋ค.
์ด์ ๊ด๋ จํ์ฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ํ ๊ตญ๋ด์ธ ์ฃผ์ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์ ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์๋ ์ ํญ๊ณ์๋ฅผ Table 1์ ์ ๋ฆฌํ์๋ค. ํ์์ ๋ณด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, ์ฃผ๋ก ACI 318(ACI 2014)(2) ๋ฑ ๋ฏธ๊ตญ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ ์ ์ฌํ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๋ค์ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ, Eurocode 2(CEN 2014)(3)์ ์ ์ฌํ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๋ค์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค.
์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ํ ๊ตญ๋ด ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๋ค์ ์ข ๋ ์์ธํ ์ดํด๋ณด๋ฉด, ๊ต๋์ ์ ์ธํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ค๊ณ์ ์ ์ฉํ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค(2012)(์ดํ
KCI(2012))(7)๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธํํ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค(2018)(์ดํ KCI(2017))(8)์์๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์๋ค. ๋ค๋ง, KCI(2017)(8)๋ ํจ ๋ฐ ์์ถ์ ๋ฐ๋ ๋ถ์ฌ ์ค๊ณ ์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ ์ ์๋๋ก ๋ถ๋ก์ผ๋ก ์ ์ํ๊ณ ์๋ค. ์ด์๋ ๋ฌ๋ฆฌ, ๋๋ก๊ต ์ค๊ณ์์๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ๋๋ก๊ต์ค๊ณ๊ธฐ์ค(KRTA
2010)(12)์์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ๋๋ก๊ต์ค๊ณ๊ธฐ์ค(ํ๊ณ์ํ์ค๊ณ๋ฒ)(์ดํ KBDC(2015))์ผ๋ก ๋ณ๊ฒฝ๋์๋ค.
ํํธ, Table 1์์ ๋ณด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, ๊ตญ๋ด์ธ ์ฃผ์ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ์ฉ๋๋ ์ ํญ๊ณ์์ ์ข
๋ฅ๋ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ๊ธฐ๋ฐ์ด ๋๋ ์ด๋ก ์ ์ข
๋ฅ์ ๊ด๋ จ์ด ์๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด
์์ ์์ถ์ฅ์ด๋ก (Vecchio and Collins 1986)(16)์ ๊ทผ๊ฐ์ ๋ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ์ค AASHTO(2017)(1)๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ ๋ฐ๋ฉด CSA(2014)(4)์ fib(2010)(5)๋ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ์ด์ ๊ด๋ จํ์ฌ, Jude et al.(2018)(6)์ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ค์ ์์ธํ ๋น๊ตํ ๋ฐ ์๋ค. ๋ํ, KCI(2012, 2017)(7,8)์ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋ถ์ฌ์ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ์์ ๋์ ์ํฅ์ ๋ํด ์ต๊ทผ Lee and Shin(2018)(15)์ด ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ๋ ๋ฑ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ์ ์ฉ์ ๊ดํ ๊ด์ฌ์ด ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์๋ค.
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋ถ์ฌ๋ฅผ ๋์์ผ๋ก ์ค์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์์ ๋น๊ต๋ฅผ ํตํด, ํํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค์์ ์ ์ํ๊ณ ์๋ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์
๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ๋ํ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ๊ณ ์ ํ๋ค.
Table 1. Shear design provisions for reinforced concrete beams with stirrups
Provisions
|
Base theory model
|
Safety factor for shear design
|
KCI (2012, 2017)(7,8)
KBDC (2010)
ACI 318 (2014)(2)
|
45ยฐ truss model
|
SRF
|
$\phi =0.75$
|
AASHTO (2017)(1)
|
MCFT
|
SRF
|
$\phi =0.90$
|
KBDC (2015)
|
Variable angle truss model
|
MF
|
$\phi_{c}= 0.65$
$\phi_{s}= 0.9$
|
CSA (2014)
|
MCFT
|
MF
|
$\phi_{c}= 0.65$
$\phi_{s}= 0.9$
|
Eurocode 2 (2004)
|
Variable angle truss model
|
MF
|
$\gamma_{c}= 1.5$
$\gamma_{s}=1.15$
|
fib (2010)(5)
|
MCFT
|
MF
|
$\gamma_{c}= 1.5$
$\gamma_{s}=1.15$
|
SRF: strength reduction factor, MF: material factor, MCFT: modified compression field
theory (Vecchio and Colllins 1986)(16)
|
2. KCI ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ๋ถ์
2.1 KCI ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค
2.1.1 ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค(KCI 2012)(7)
KCI(2012)(7)์์๋ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋ถ์ฌ์ ๋ํ ์ ๋จ ์ค๊ณ ์ ๊ณต์นญ์ ๋จ๊ฐ๋($V_{n}$)์ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์($\phi =0.75$)๋ฅผ ๊ณฑํ ์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋๊ฐ ๊ณ์ํ์ค์กฐํฉ์
์ํ ๊ณ์์ ๋จ๋ ฅ($V_{u}$) ์ด์์ด ๋๋๋ก ์(1)๊ณผ ๊ฐ์ด ์๊ตฌํ๊ณ ์๋ค.
$V_{n}$์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๋ ฅ์ ํฉ์ผ๋ก
์(2)์ ๊ฐ๋ค.
์ฌ๊ธฐ์, $V_{c}$๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋, $V_{s}$๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ก์, ์ถ๋ ฅ์ด ์์ฉํ์ง ์๊ณ ๋ณดํต์ค๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐ ์์ง
์คํฐ๋ฝ์ด ์ฌ์ฉ๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํด ๊ฐ๊ฐ
์(3) ๋ฐ
์(4)๋ก ๊ณ์ฐ๋๋ค.
์ฌ๊ธฐ์, $f_{ck}$๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ์์ถ๊ฐ๋, $b_{w}$๋ ๋ณต๋ถ ํญ, $d$๋ ๋จ๋ฉด ์ ํจ๊น์ด, $\rho_{w}$๋ ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ๋น, $M_{u}$๋
๊ณ์๋ชจ๋ฉํธ, $A_{v}$๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ ๋ฉด์ , $f_{vy}$๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋, $s$๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๊ฒฉ์ ์๋ฏธํ๋ค.
ํํธ, ์(4)์์ $V_{s}$์ ์ํ๊ฐ์ ์ต๋์ ๋จ์ฒ ๊ทผ๋น์ ๋ํ ์ ํ ์ฌํญ์ผ๋ก์, ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต์ ์ ๋ํ๊ณ ์ ๋จ๋ ฅ์ ์ํ ์ฃผ์์ถ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๊ดด์ ์ํ ์ทจ์ฑ
ํ๊ดด๋ฅผ ๋ฐฉ์งํ๋๋ฐ ๋ชฉ์ ์ด ์๋ค.
2.1.2 ์ฝํฌ๋ฆฌํธํํ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค(KCI 2017)(8)
KCI(2017)(8)์์๋ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋ถ์ฌ์ ๋ํ ์ ๋จ ์ค๊ณ ์ ๋๋ถ๋ถ KCI(2012)(7)์ ๋์ผํ ์๋ค์ ์ ์ํ๊ณ ์๋ค. ๋ค๋ง, Lee(2018)(13)์ Lee and Hwang(2010)(14)์ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ์ฐ์ ์ ์ํ๊ฐ์ ์(5)์ ๊ฐ์ด ์ ์ํ๊ณ ์๋ค.
2.2 ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์
์์์ ์ดํด๋ณธ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด KCI(2012, 2017)(7,8)์์๋ ๊ณต์นญ์ ๋จ๊ฐ๋($V_{n}$)์ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๊ณฑํจ์ผ๋ก์จ ์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋ํ ์์ ์จ์ ํ๋ณดํ๊ณ ์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ KCI(2012, 2017)(7,8)์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ๋์
์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํด, ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ์ฌ ์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ์ฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์๋ค. ์ด๋ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋
๊ณต์นญ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋ํ ์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น๋ก ์ฐ์ ํ ์ ์๋ค. ์ฌ๊ธฐ์, KBDC(2015)์ ๋์ผํ๊ฒ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ๋ํ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ก์ ๊ฐ๊ฐ $\phi_{c}=
0.65$, $\phi_{s}= 0.9$๋ฅผ ์ ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ์ํ๊ฐ($V_{s,\:\max}$)์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๊ดด์ ์ํด ์ง๋ฐฐ๋๋
๊ฒ์ผ๋ก์ $\phi_{c}= 0.65$๋ฅผ ์ ์ฉํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ ๋ค์์ ์(6)์ผ๋ก๋ถํฐ ์ฐ์ ํ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์, $V_{s,\:\max}$๋
์(4) ๋๋
์(5)์์์ ์ฐ์ธก ํญ์ผ๋ก์ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ์ํ๊ฐ์ ์๋ฏธํ๋ค.
KCI(2012, 2017)(7,8)์์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ๋ณํ๋ฅผ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น($\rho_{v}f_{vy}$)์ ๋ฐ๋ผ Fig. 1์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ์ฐ์ ์ ๊ฐํธ์(simple)์ ํ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, $\rho_{v}$๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ๋น๋ก์ $A_{v}/ b_{w}s$์ด๋ค.
๋ํ, ๊ฒฝํฅ ๋ถ์์ ํธ์ด์ฑ์ ์ํด ์ต์์ ๋จ์ฒ ๊ทผ๋น ๊ท์ ์ ๊ณ ๋ คํ์ง ์์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ์์ ๋ณด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0์ ๊ฐ๊น์ด ๊ฒฝ์ฐ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ
0.65์ ๊ฐ๊น์ด ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋ํ 0.84~0.86๊น์ง ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ดํ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ
๋์ฑ ์ฆ๊ฐํ์ฌ $V_{s,\:\max}$์ ์ํด ์ง๋ฐฐ๋๋ ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ์ดํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ
์ฌ๋ฃ๊ณ์์ธ 0.65๋ฅผ ์ ์งํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํจ์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ์ผ๋ก์, ์ฌ๋ฃ๋ณ ์ ๋จ๊ฐ๋์์ ๊ธฐ์ฌ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํฅ์ด ๋ฐ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก
์ค๋ช
ํ ์ ์๋ค. ์ฆ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋๊ฐ ์ง๋ฐฐ์ ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์์ธ 0.65์ ๊ฐ๊น์ด
๋ฐ๋ฉด, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น์จ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉด์ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์์ธ 0.90์ ์ ์ ๊ฐ๊น์์ง๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค. ์ดํ
$V_{s,\:\max}$์ ์ํ ์ํฅ์ด ์ปค์ง์๋ก ์ ๋จ๋ ฅ์ ์ํ ์ฃผ์์ถ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์๊ดด์ ์ํ ์ํฅ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์
์ฌ๋ฃ๊ณ์์ธ 0.65์ ๋ค์ ๊ฐ๊น์์ง๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค.
Fig. 1. Comparison of equivalent strength reduction factors
ํํธ, KCI(2012)
(7)์์ ์ ์ํ๊ณ ์๋ $V_{s,\:\max}$๊ฐ KCI(2017)
(8)๋ณด๋ค ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ์ธํด, KCI(2012)
(7)์์ ์๋์ ์ผ๋ก ์์ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์์ $V_{s,\:\max}$๊ฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ํ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ณ์์
๋ํ ๋ ๊ธฐ์ค์์์ $V_{s,\:\max}$์ ์ํฅ์ด ํฐ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค.
3. ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค
3.1 ์ํ์ฒด ์ ๋ณ
KCI(2012, 2017)(7,8) ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํด ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ KCI Committee 103(2016)(9)์ ์๋ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค(์ดํ KCI103DB2)๋ฅผ ์ฐธ๊ณ ํ์๋ค. KCI103DB2๋ ์ด 510๊ฐ์ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์
์ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํฌํจํ๊ณ ์๋ค. ๋ค๋ง, ์ฃผ์ธ์ฅ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ํ ์ ๋จํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ ๊ฒฝ์ฐ ์ต๋ ํ์ค์ด ์ฃผ์ธ์ฅ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต์ ์ํด ์ง๋ฐฐ๋์ง๋ง, KCI(2012,
2017)(7,8) ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์๋ ์ด๋ฌํ ์ฃผ์ธ์ฅ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ๋จ๊ฐ๋์์ ์ํฅ์ด ๊ณ ๋ ค๋์ด ์์ง ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ํ๊ดด ์ ์ฃผ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต์ด
๋ฐ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ ์ํ์ฒด๋ค์ ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค์์ ์ ์ธํ์๋ค. ๋ํ, ์ ๋จ๊ฒฝ๊ฐ๋น($a/d$)๊ฐ 2๋ณด๋ค ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์์นํจ๊ณผ๋ก ์ธํด ์คํธ๋ฟ-ํ์ด ๋ชจ๋ธ์
์ ์ฉํ๋ ๊ฒ์ด ์ผ๋ฐ์ ์ด๋ฏ๋ก, ์ ๋จ๊ฒฝ๊ฐ๋น๊ฐ 2๋ณด๋ค ์์ ์ํ์ฒด๋ค ๋ํ ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค์์ ์ ์ธํ์๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก KCI103DB2์์ ์ ๋จ ํ๊ดด ๋ฐ์ ์
์ฃผ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ์ด ํญ๋ณตํ์ง ์๊ณ ์ ๋จ๊ฒฝ๊ฐ๋น๊ฐ 2 ์ด์์ธ ์ํ์ฒด๋ ์ด 130๊ฐ์ด๋ฉฐ, ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ด๋ค ์ํ์ฒด์ ๊ดํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ๋ถ์์ ํ์ฉํ์๋ค.
Table 2๋ ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ ค๋ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด๋ค์ ๋ํ ์ฃผ์ ๋ณ์๋ค์ ๋ฒ์๋ฅผ ๊ฐ๋ตํ ์ ๋ฆฌํ ๊ฒ์ด๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก, ํ์์ $f_{c}'$์ ์ํ์ฒด์ ์ค์
์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋, $a$๋ ์ ๋จ๊ฒฝ๊ฐ, $\rho$๋ ์ฃผ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ๋น๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ค.
Table 2. Database for shear critical reinforced concrete beams with stirrups
Properties
|
Region
|
$f_{c}'$ (MPa)
|
20.0~125.3
|
$d$ (m)
|
0.126~0.925
|
$a/d$
|
2.000~4.457
|
$\rho_{v}f_{vy}$ (MPa)
|
0.285~2.636
|
$\rho$
|
0.010~0.057
|
3.2 ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ์ ๋น๊ต
์ ๋ณ๋ 130๊ฐ์ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๋ํด KCI (2012, 2017)(7,8)์์ ์์ธกํ ๊ณต์นญ์ ๋จ๊ฐ๋($V_{n}$) ๋๋น ์คํ์์ ์ธก์ ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น๋ฅผ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ๋ฐ๋ผ Fig. 2์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก, ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ ค๋ ์ํ์ฒด ์ค $V_{s,\:\max}$์ ์ํฅ์ ๋ฐ๋ ์ํ์ฒด๋ ์์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐ๋ผ์ KCI(2012)(7)์ KCI(2017)(8)์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์๋ก ๋์ผํ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ์์ ๋ณด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ๊ฐํธ์์ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ํ๊ท 1.244, ํ์คํธ์ฐจ 0.249๋ก ์์ธ์์ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ(ํ๊ท 1.170,
ํ์คํธ์ฐจ 0.215)๋ณด๋ค ์กฐ๊ธ ๋ ๋ณด์์ ์ผ๋ก ์ํ์ฒด์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ ๋จ๊ฐ๋ ๋น์จ์ด 1๋ณด๋ค ์์ ์ํ์ฒด์ ์๋ ๊ฐํธ์ ๋ฐ ์์ธ์์
๋ํด ๊ฐ๊ฐ 24๊ฐ ๋ฐ 26๊ฐ์ธ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ๋๋ถ๋ถ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 1 MPa๋ณด๋ค ์์ ๋ฒ์์ ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
Fig. 2. Comparison of the test results with KCI shear design provisions with no strength
reduction factor
4. ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ ๋ขฐ์ฑ ๋ถ์
4.1 ์ํ์ฒด ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค์ ๋ํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์
๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค์์ ์ ๋ณ๋ ์ด 130๊ฐ์ ์ํ์ฒด์ ๋ํด ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ์ฐ์ ํ ํ Fig. 1์ ๋ํ๋ธ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ํจ๊ป Fig. 3์ ๋น๊ตํ์๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก, KCI(2017)(8)์ ์ํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ $V_{s,\:\max}$์ ์ํ ์ํฅ์ ์ ์ธํ๋ฉด KCI (2012)(7)์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋์ผํ๋ค. ์ฆ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ 20 MPa์์ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 2 MPa ์ด์์ผ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ๊ฐ์ํ๋๋ฐ, ์ด๋ KCI(2012)(7)์์๋ง ๋ํ๋๋ ํ์์ด๋ค. ๋ํ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ํฌ์ง ์์์ ๋ฐ๋ผ, ์ํ์ฒด์ ๋ํด ์ฐ์ ํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ KCI(2012)(7)์ KCI(2017)(8)๊ฐ ์๋ก ๋์ผํ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ์์ ๋ณด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, ์ํ์ฒด์์ ์ฌ์ฉ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ์ต์ 20 MPa, ์ต๋ 125.3 MPa๋ก ๋ค์ํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ทธ๋ฆผ์์
๋ํ๋ธ KCI(2012)(7)์ ๊ทผ๊ฑฐํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ก๋ถํฐ ์กฐ๊ธ์ ๋ณ๋์ฑ์ด ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฒฝํฅ์ ์ ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ผ์นํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ํ,
๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ 0.75๋ณด๋ค ํฐ ์ํ์ฒด์ ์๊ฐ ๋จ์์ ๋ฐ ์ ๋ฐ์์ ๋ํด ๊ฐ๊ฐ 59๊ฐ ๋ฐ 98๊ฐ์์ผ๋ฉฐ, ์ ๋ฐ์์ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ๋จ์์๊ณผ ๋น๊ตํด ๋ฑ๊ฐ
๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ์กฐ๊ธ ๋ ํฐ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ค๋ง, ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ ค๋ 130๊ฐ์ ์ํ์ฒด ์ค $V_{s,\:\max}$์ ์ํฅ์ ๋ฐ๋ ์ํ์ฒด๋ ์์์ผ๋ฉฐ,
ํฅํ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ํฐ ์ํ์ฒด์ ๊ดํ ์ถ๊ฐ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 3. Equivalent strength reduction factor for RC beams with stirrups
4.2 ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ๊ณ ๋ คํ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์
4.2.1 ํ๋ฅ ๋ถํฌ์ ๊ฐ์
์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋ชจ์ง๋จ์ ๋ํ ํ์คํธ์ฐจ๊ฐ ์๋ ค์ง ๊ฒฝ์ฐ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ํด ์ฐ์ ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๋๋น ์คํ์ ์ํด ์ธก์ ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น๊ฐ ์ ๊ท๋ถํฌ ๋๋ ๋ก๊ทธ์ ๊ท๋ถํฌ๋ฅผ
๋ฐ๋ฅด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ์ฌ ํ๋ฅ ๋ก ์ ๋ถ์์ ์ํํ ์ ์๋ค. ํ์ง๋ง, ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ์ ํํ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๋ํ ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค๋ ํ๋ณธ์ง๋จ์ผ๋ก์,
์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํด ๋ชจ์ง๋จ์ ๋ํ ํ๋ฅ ๋ก ์ ๋ถ์์ ์ํํ๋ ๊ฒ์ด ๋ ํฉ๋ฆฌ์ ์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ Fig. 4์์ ๋์ํ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค์์ ๊ณ ๋ ค๋ ์ํ์ฒด ์(ํ๋ณธ์ ์)์ ๋ฐ๋ฅธ ํ๋ฅ ๋ก ์ ๋ถํฌ ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํ $t$-๋ถํฌ๋ฅผ ํ์ฉํ์๋ค(Kim 2013)(11). ์ฐธ๊ณ ๋ก ํ๋ณธ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์ปค์ง์๋ก $t$-๋ถํฌ์ ํํ๊ฐ ํ๊ท ์ ๋ฐ์งํ๊ฒ ๋๋ฉฐ, ํ๋ณธ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ 120๊ฐ ์ด์์ด ๋๋ฉด ์ ๊ท๋ถํฌ์ ๊ฑฐ์ ๋์ผํ๊ฒ ๋๋ค.
4.2.2 ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์
์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋ํด, ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ํ ๊ณต์นญ์ ๋จ๊ฐ๋($V_{n}$) ๋๋น ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น์ ๋ํ ํ๊ท ์ $\overline{v_{test}/v_{n}}$,
ํ์คํธ์ฐจ๋ฅผ $s$๋ผ๊ณ ํ๋ฉด, ํ๊ดด ํ๋ฅ $\alpha$์ ์์ํ๋ ์๊ตฌ ๊ณต์นญ๊ฐ๋ $\phi_{req}$๋ ๋ค์์ ์์ผ๋ก๋ถํฐ ๊ณ์ฐํ ์ ์๋ค.
Fig. 4. Comparison of normal distribution and t-distribution
์ฌ๊ธฐ์, $t_{\alpha}$๋ ์์ ๋(ํ๋ณธ ์-1)๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ $t$-๋ถํฌ์์ ์ผ์ชฝ ๋๋ ์ค๋ฅธ์ชฝ ๋๋ถ๋ถ์ ๋์ด๊ฐ $\alpha$์ ํด๋นํ๋ $t$
๊ฐ์ด๋ค.
ํํธ, ์ฌ๋ฃ๊ณ์์ ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ๋ฐ๋ผ ๋ณํํ๋ ๊ฒ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๋ํ ์ํ์ฒด ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค๋ฅผ
์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ๋ฐ๋ผ 5๊ตฌ๊ฐ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ์๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก, ๊ตฌ๊ฐ๋ณ ์ํ์ฒด ์์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํฅ์ ์ต์ํํ๊ธฐ ์ํด, ๊ฐ๊ฐ์ ๊ตฌ๊ฐ์ ํด๋นํ๋ ์ํ์ฒด์ ์๊ฐ ๋น์ทํ๊ฒ
์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ๋ฐ๋ผ ์ํ์ฒด๋ค์ ๋ถ๋ฅํ์๋ค. Table 3์ ๊ตฌ๊ฐ๋ณ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ๋ฒ์, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ํ๊ท ๋ฐ ํ์คํธ์ฐจ๋ฅผ ์ ๋ฆฌํ ๊ฒ์ด๋ค.
Table 3. Shear reinforcement information of the groups
Group
|
$\rho_{v}f_{vy}$ (MPa)
|
No. of specimens
|
Region
|
Mean
|
S.D.
|
โ
|
$\rho_{v}f_{vy}\le$0.421
|
0.369
|
0.034
|
26
|
โ
ก
|
0.421$<\rho_{v}f_{vy}\le$0.650
|
0.595
|
0.068
|
28
|
โ
ข
|
0.650$<\rho_{v}f_{vy}\le$0.890
|
0.800
|
0.074
|
27
|
โ
ฃ
|
0.890$<\rho_{v}f_{vy}\le$1.247
|
1.100
|
0.111
|
24
|
โ
ค
|
1.247$<\rho_{v}f_{vy}\le$2.636
|
1.647
|
0.390
|
25
|
Fig. 5. Required strength reduction factor for 2.5 % failure fraction
๊ฐ๊ฐ์ ๊ตฌ๊ฐ์ ๋ํ์ฌ 2.5 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ์์ํ๋ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ์ฐ์ ํ ํ, ํด๋น ๊ตฌ๊ฐ์ ์ํ์ฒด๋ค์ ๋ํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ๋น๊ตํ ๊ฒ์
Fig. 5์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก ๊ทธ๋ฆผ์์ ํ์๋ ๊ตฌ๊ฐ๋ณ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋ฐ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ ํด๋น ๊ตฌ๊ฐ์ ์ํ๋ ์ํ์ฒด๋ค์ ๋ํ ์ฐ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ค์ ํ๊ท ํ์ฌ
๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ํ, ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ ์ํ์ฒด ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค์์
์(4) ๋๋
์(5)์ ์ํด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ธก๋๋ ์ํ์ฒด๋ ์์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐ๋ผ์ ๊ทธ๋ฆผ์์ ๋ ๊ธฐ์ค(KCI 2012, 2017)
(7,8)์ ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋์ผํ๋ค.
Fig. 5์์ ๋ณด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, 2.5 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ์์ํ๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๋ถ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0.42 MPa ์ดํ์ธ ๊ฒฝ์ฐ ๋จ์์์ ๋ํด 0.54,
์ ๋ฐ์์ ๋ํด 0.56์ผ๋ก์ ํํ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์ ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ธ 0.75๋ณด๋ค ์๋นํ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ
์ ๋จ์ฒ ๊ทผ๋ณด๋ค ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ํฌ๊ณ , ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๊ธฐ์ฌ๋์ ๋ํ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ํฐ ๊ฒ์ ๊ธฐ์ธํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ด์๋
๋ฌ๋ฆฌ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0.42 MPa์ ์ด๊ณผํ๋ ๊ฒฝ์ฐ 2.5 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ์์ํ๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ 0.77~0.85๋ก์ ํํ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ธ
0.75๋ฅผ ๋ชจ๋ ์ํํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋น๊ตํด ์๋์ ์ผ๋ก ํฌ๊ณ , ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ ์ฌ๋ฃ ๋ฌผ์ฑ์ ๋ํ ๋ถํ์ค์ฑ์ด
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋น๊ตํด ์๋์ ์ผ๋ก ์์ ๊ฒ์ ๊ธฐ์ธํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ํํธ, ๋จ์์๋ณด๋ค ์ ๋ฐ์์ ์ฌ์ฉํ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ์ค์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ
๋ณด๋ค ๊ทผ์ ํ๊ฒ ์์ธกํจ์ ๋ฐ๋ผ, ์ ๋ฐ์์ ๋ํ 2.5 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์์ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ๋จ์์๊ณผ ๋น๊ตํด ์ ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์กฐ๊ธ ํฐ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
4.3 ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํฅ
ํ๊ดด ํ๋ฅ 5.0 %, 2.5 %, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 1.0 %์ ์์ํ๋ ๊ฐ ๊ตฌ๊ฐ๋ณ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋ฐ ํํ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ธ 0.75์
ํจ๊ป Fig. 6์ ๋น๊ตํ์๋ค. ์ฐธ๊ณ ๋ก, 2.2์ ์์ ์ดํด๋ณธ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ 20 MPa๋ก ๋ฎ์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ์ฐ์ ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๊ดด์ ์ํฅ์ด
KCI(2012)(7)์์ ๋ ํฌ๊ฒ ๊ณ ๋ ค๋๋ฏ๋ก, ๊ทธ๋ฆผ์์ KCI(2012)(7)์ ๊ทผ๊ฑฐํ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ์๋ค.
Fig. 6. Comparison of the required and the equivalent strength reduction factors
Fig. 6์์ ๋น๊ตํ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0.421 MPa ์ดํ์ธ ๊ฒฝ์ฐ 5.0 %์ ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ์์ํ๋ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ 0.63์ผ๋ก ๋ํ๋, ํํ
์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์์ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ 0.75๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ๋์
์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ณด๋ค ๋ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์
์ํ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ์ปค์ง์ ๋ฐ๋ผ ์ถฉ๋ถํ ์์ ์จ ํ๋ณด๊ฐ ์ด๋ ต๋ค๋ ๊ฒ์ ์๋ฏธํ๋ค. ํํธ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0.421 MPa์ ์ด๊ณผํ๋ ๊ฒฝ์ฐ 2.5 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์
์์ํ๋ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ 0.75 ๋ฐ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ์ ์ฌํ๊ฑฐ๋ ์กฐ๊ธ ์ํํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด์๋ ๋ฌ๋ฆฌ, 1.0 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ์์ํ๋
์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ ์ ๋ฐ์ ์ผ๋ก 0.75 ๋ฐ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ณด๋ค ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํํ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ 0.75์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๋์
ํ๋
๊ฒฝ์ฐ ๋ชจ๋ 2.5 %์ ํ๊ดด ํ๋ฅ ๋ก ๋น์ทํ ์์ ์ฑ์ ํ๋ณดํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ๋ค๋ง, ์ ๋จ๋ ฅ์ ์ํด ์ฃผ์์ถ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๊ดด ๋ฐ์์ด ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒฝ์ฐ์ ํด๋นํ๋
์ํ์ฒด๊ฐ ์์ผ๋ฏ๋ก, ํฅํ ์ด์ ๊ดํ ์ถ๊ฐ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
4.4 ์ ๋ขฐ์ฑ ๋ถ์
๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ์ ์ฉ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํด, ์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋ํ ์คํ์์ ์ธก์ ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น๋ฅผ Fig. 7์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ์์ ๋ณด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, ์์ธ์์ด ๊ฐํธ์๊ณผ ๋น๊ตํด ์กฐ๊ธ ๋ ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ์ฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ํ, ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์
๋ฐ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ๋ชจ๋ ํ๊ท ๊ฐ ๋ฐ ํ์คํธ์ฐจ์ ๋ํด ๋น์ทํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ์ธ๋์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ ์ํ์ฒด๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก KCI(2012, 2017)(7,8)์ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์์ ์ ํญ๊ณ์ ์ํฅ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋งค์ฐ ์ ์ฌํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ถ์๋์๋ค. ๋ค๋ง, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 1 MPa๋ณด๋ค ํฐ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ์ ์ฉ์ ๋ฐ๋ฅธ
๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ํ๊ฒฐ๊ณผ/์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น๊ฐ ์กฐ๊ธ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ํํธ, ์ํ๊ฒฐ๊ณผ/์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น๊ฐ 1๋ณด๋ค ์์ ๋น์์ ์ธก
์ํ์ฒด์ ์๊ฐ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ๊ฐํธ์์ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ 2๊ฐ(1.54 %), ๋๋จธ์ง 3๊ฐ์ง ๊ฒฝ์ฐ 3๊ฐ(2.31 %)๋ก ๋ํ๋, ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ด ๊ฑฐ์ ๋น์ทํ
๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
Fig. 7. Comparison of the test results with KCI shear design provisions with strength
reduction factor or material factor
5. ๊ฒฐ ๋ก
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ๋์
์ ๋ฐ๋ฅธ KCI ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์ ์ํฅ์ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋ฐ ํ๋ฅ ๋ก ์ ์ ๊ทผ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํตํด ๋ถ์ํ์๋ค. ์ด๋ฅผ ์ํด 130๊ฐ์
์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ์ํ์ฒด๋ฅผ ์ ๋ณํ์์ผ๋ฉฐ, ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ์ ๋น๊ต๋ฅผ ํตํด ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ๋์
์ ๋ฐ๋ฅธ KCI ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ๋ํด ๋ถ์ํ์๋ค.
์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๋์ถ๋ ์ฃผ์ ๋ด์ฉ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
1) ์ฌ๋ฃ๊ณ์ ๋์
์ KCI ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๋ถ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ๋จ๋ ฅ์ ์ํ ์ฃผ์์ถ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๊ดด์ ์ํฅ์ด ์๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก
๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ 0.65์์ 0.835~0.860์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ดํ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ์ํ๊ฐ์ ์ํด ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ
์ ์ ๊ฐ์ํ์ฌ 0.65์ ๋๋ฌํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
2) ๊ธฐ์กด ๋ฌธํ์ผ๋ก๋ถํฐ ์ ๋จ๊ฒฝ๊ฐ๋น๊ฐ 2 ์ด์์ด๊ณ ์ฃผ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ ์ ๋จํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ 130๊ฐ์ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๋ํด ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค๋ฅผ ๊ตฌ์ถํ์๋ค.
๊ตฌ์ถ๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค๋ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น์ ๋ฐ๋ผ ์ํ์ฒด ์๋ฅผ ์ ์ฌํ๊ฒ ํ์ฌ 5 ๊ตฌ๊ฐ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ์ ๋ขฐ์ฑ ๋ถ์์ ํ์ฉํ์๋ค.
3) ๊ณต์นญ์ ๋จ๊ฐ๋($V_{n}$)์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํจ์ผ๋ก์จ ๊ตฌ๊ฐ๋ณ ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ๊ณ ๋ คํ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๋์ถํ์๋ค. 2.5 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ์์ํ๋
์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๋์ถํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0.42 MPa ์ดํ์ธ ์ํ์ฒด์ ๋ํด 0.54~0.56์ผ๋ก ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0.421 MPa์
์ด๊ณผํ๋ ์ํ์ฒด์ ๋ํด์๋ 0.77~0.85๋ก ๋์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ํผ์ ๋ฐ๋ผ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
4) ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ๊ณ ๋ คํ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ฅผ ๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ 0.42 MPa ์ด์์ธ ๊ฒฝ์ฐ
2.5 % ํ๊ดด ํ๋ฅ ์ ์์ํ๋ ์๊ตฌ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๊ฐ ๋ฑ๊ฐ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ์ ์ฌํ๊ฑฐ๋ ์กฐ๊ธ ์ํํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
5) ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋๋ ์ฌ๋ฃ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ต ๋ฐ ๋ถ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ 130๊ฐ์ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ
๋ณด์ ๋ํด ์คํ๊ฒฐ๊ณผ/์ค๊ณ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋น๊ฐ ๋งค์ฐ ์ ์ฌํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
6) ์ฃผ์์ถ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ์ ๋จ๋ณด๊ฐ๋น๊ฐ ํฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ถ๊ฐ๋ก ํ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
7) ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ ค๋ ์ฐ๊ตฌ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํฅํ ๊ตญ๋ด์ธ ์ฃผ์ ์ ๋จ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ๋ํ ์ ๋ขฐ์ฑ ๋ถ์ ๋ฐ ๋์ฑ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค ๋ง๋ จ์ ์ ์ฉํ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋๋๋ค.
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ
์ด ๋
ผ๋ฌธ์ ๊ตญํ ๊ตํต๋ถ/๊ตญํ ๊ตํต๊ณผํ๊ธฐ์ ์งํฅ์์ ์ง์(๊ณผ์ ๋ฒํธ 20NANO-B156177-01) ๋ฐ ์ ๋ถ(๊ณผํ๊ธฐ์ ์ ๋ณดํต์ ๋ถ) ์ฌ์ ํ๊ตญ์ฐ๊ตฌ์ฌ๋จ์ ์ง์(NRF-2020R1I1A3073831)์ผ๋ก
์ํ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ด์ ๊ฐ์ฌ๋๋ฆฝ๋๋ค.
References
AASHTO , 2017, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications. 8th Edition, Washington,
DC, American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO)
ACI Committee 318 , 2014, uilding Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI 318-14)
and Commentary (ACI 318R-14), armington Hills, MI; American Concrete Institute (ACI),
pp. 518
CEN , 2014, Eurocode 2: Design of Concrete Structures - Part 1-1: General Rules and
Rules for Buildings (BS EN 1992- 1-1:2014/A1), Brussels, Belgium; European Committee
for Standardization (CEN), pp. 230
CSA , 2014, Design of Concrete Structures (CAN/CSA-A23.3-04), Rexdale: Canadian Standards
Association (CSA)
fib , 2010, fib Model Code for Concrete Structures 2010, Lausanne, Switzerland; The
International Federation for Structural Concrete (fib), pp. 244
Jude E. O., Oh C.-H., Lee S.-C., 2018, Single Web Shear Element Model for Shear Strength
of RC Beams with Stirrups, International Journal of Concrete Structures and Materials
12
KCI , 2012, Concrete Design Code and Commentary, Seoul, Korea; Korea Concrete Institute
(KCI). (In Korean)
KCI , 2017, KCI Model Code 2017, Seoul, Korea; Kimoondang Publishing Company. Korea
Concrete Institute (KCI). 637. (In Korean)
KCI Committee 103 , 2016, Comparison of Shear Design Codes and Strength Models for
RC Beams, Seoul, Korea; Korea Concrete Institute (KCI), 322. (In Korean)
KIBSE , 2015, Korea Highway Bridge Design Code-Limit State Design Method (KBDC-LSD)
and Commentary, Seoul, Korea; Gunsulbook Publishing Company. Korea Institute of Bridge
and Structural Engineers (KIBSE), Korea Bridge Design and Engineering Research Center
(KBDERC). (In Korean)
Kim T.-W., 2013, Introduction to Statistics, 3rd edition, shinyoungsa, pp. 162-165
KRTA , 2010, Korean Highway Bridge Design Code, Seoul, Korea; Korea Road & Transportation
Association (KRTA). (In Korean)
Lee J.-Y., 2018, Evaluation of Maximum Shear Reinforcement Ratio of Reinforced Concrete
Beams based on Truss Model, Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 30, No.
2, pp. 217-227
Lee J.-Y., Hwang H.-B., 2010, Maximum Shear Reinforcement of Reinforced Concrete Beams,
ACI Structural Journal, Vol. 107, No. 5, pp. 580-588
Lee J.-Y., Shin D.-I., 2018, Evaluation of Design Shear Strength of Reinforced Concrete
Beams with Material Factor, Journal of the Korea Concrete Institute (In Korean), Vol.
30, No. 6, pp. 573-582
Vecchio F. J., Collins M. P., 1986, The Modified Compression Field Theory for Reinforced
Concrete Elements Subjected to Shear, ACI Journal Proceedings, Vol. 83, No. 2, pp.
219-231