휨 전단 비틀림의 복합하중을 받는 RC보의 破壞 상관성 평가

국문 초록 (Abstract)

현행 각국 설계 기준은 휨, 전단, 비틀림 하중에 대한 순수 내력 평가 식을 제시하지만, 전단과 비틀림이 동시에 작용하는 경우 전단 응력의 중첩에 의한 내력 제한 식만을 제시하고 있다. 따라서 현재 휨 – 전단 – 비틀림을 받는 부재의 경우 휨 설계와 비틀림-전단 설계를 중복하여 하고 있다. 합리적인 구조 설계를 위해서는 복합하중의 하중간 상관관계를 밝힘으로써 중복설계를 피하고 설계의 단순화가 필요하다. 휨 – 전단 – 비틀림을 받는 철근콘크리트 보의 각 하중간의 영향을 알아내기 위해 선행 연구들이 많이 이루어졌다. 그에 따라 모멘트에 의해 압축을 받는 철근과 인장을 받는 철근의 비율에 따라 비틀림 강도가 달라진다는 것을 알아내었으며, 비틀림 모멘트와 전단력에 의한 전단응력의 중첩이 횡방향 철근에 미치는 영향을 밝혀내었다. 하지만 상관관계 이론 식에서 이론의 단순화를 위해 인장 압축 철근만을 고려 하였으며, 비틀림 보강철근이 휨 – 전단 – 비틀림에서 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 실정이다.
본 연구에서는 총 10개의 보통강도 철근 콘크리트 보에 대한 휨 – 전단 – 비틀림 실험을 수행하였다. 주요변수는 비틀림 보강 철근의 유무, 가력하는 모멘트 – 전단의 크기이다. 실험을 통하여 복합하중을 받는 보의 비틀림 파괴모드 및 비틀림 강도와 비틀림 보강철근이 비틀림 강도에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.
실험 결과 비틀림 보강철근을 배근한 순수 비틀림 실험체의 경우 ACI318-19의 설계 기준에 의한 비틀림 내력식보다 20% 더 높은 강도를 나타냈으며, 비틀림 보강철근이 배근되지 않은 실험체의 경우 설계 기준과 유사했다. 복합하중을 받는 실험체의 경우 가력한 휨 모멘트의 크기에 따라 비틀림 내력이 증가하였으며, 비틀림 보강철근을 배근한 실험체의 경우 모멘트 가력 시 비틀림 내력이 크게 감소하는 경향을 띄었다. 복합하중 실험체의 경우 비틀림 보강철근이 비틀림에 미치는 영향을 크게 감소시켰으며, 그에따라 비틀림 내력이 크게 감소한 것으로 판단된다. 비틀림 무보강 실험체의 경우 순수 비틀림보다 복합 하중 하에서 내력이 증가하였는데, 비틀림 균열각이 휨 모멘트에 의해 감소하였고, 휨 모멘트에 의해 압축이 비틀림에 의한 인장력을 상쇄시켜 증가한 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구동향 및 목적 3
• 제 2 장 비틀림 이론 5
• 2.1 순수 비틀림 이론 5
• 2.2 현행 비틀림 설계 기준 7
• 2.3 현행 전단 비틀림 내력 제한 사항 11
• 제 3 장 휨 전단 비틀림을 받는 부재의 하중 상관 관계 12
• 3.1 휨 비틀림을 받는 RC보의 하중 상관관계 12
• 3.2 휨 전단 비틀림을 받는 RC보의 하중 상관관계 15
• 제 4 장 RC보의 복합하중 실험 19
• 4.1 실험 개요 19
• 4.2 실험체 상세 20
• 4.3 실험체 제작 23
• 4.4 실험 방법 26
• 제 5 장 실험 결과 및 분석 34
• 5.1 실험결과 34
• 5.2 실험 결과 분석 41
• 제 6 장 복합하중을 받는 RC보의 비틀림 내력 평가 72
• 6.1 철근에 의한 비틀림 내력 예측 72
• 6.2 콘크리트에 의한 비틀림 내력 예측 74
• 제 7 장 결론 75
• 참고문헌 76