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채현수,윤영묵,Chae, Hyun Soo,Yun, Young Mook 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.4
이 논문에서는 스트럿-타이 모델을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보의 해석 및 설계 시 프리스트레스트 콘크리트 보의 비선형 파괴거동 특성 및 복잡한 하중전달 메커니즘을 합리적인 방법으로 반영할 수 있는 단순한 형태의 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 현행 설계기준서의 스트럿-타이 모델 규정을 이 연구에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델에 접목시켜 프리스트레스트 콘크리트 보의 해석 및 설계를 수행할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 이 연구에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 적합성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 47개의 프리스트레스트 콘크리트 보의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과를 현행 설계기준서의 스트럿-타이 모델 방법에 의한 평가결과와 비교분석 하였다. In this study, a statically simple indeterminate strut-tie model is proposed for the rational analysis and design of simply supported prestressed concrete beams by reflecting all characteristics of nonlinear structural behavior and load transfer mechanisms. In addition, a load distribution ratio that allows to transform the proposed indeterminate strut-tie model to a determinate model is also suggested to help structural designers conduct the structural analysis and design of simply supported prestressed concrete beams by using the strut-tie model method of current design codes. For verifying of the validity of the proposed model and load distribution ratio, the ultimate strengths of 47 simply supported prestressted concrete beams tested to failure were estimated and the results were compared with those by the strut-tie model methods of current design codes.
철근콘크리트 깊은 보 스트럿-타이 모델의 콘크리트 스트럿의 유효강도
채현수,윤영묵,Chae, Hyun Soo,Yun, Young Mook 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.6
스트럿-타이 모델 방법을 이용하여 철근콘크리트 깊은 보를 정확하게 해석하고 안전하게 설계하기 위해서는 콘크리트 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하여야 한다. 이 연구에서는 여러 설계기준서 및 연구문헌에서 제안된 세 종류의 대표적인 철근콘크리트 깊은 보의 스트럿-타이 모델을 위하여 철근콘크리트 깊은 보의 전단경간 비, 콘크리트의 압축강도, 그리고 휨철근 및 전단철근 비 등의 주요 설계변수들의 영향을 정확하게 반영할 수 있는 콘크리트 스트럿의 유효강도 식을 개발, 제안하였다. 현행 설계기준서 및 여러 연구문헌의 콘크리트 스트럿의 유효강도 식과 이 연구에서 제안한 유효강도 식을 이용하여 파괴실험이 수행된 241개 철근콘크리트 깊은 보의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 이 연구에서 제안한 스트럿 유효강도 식의 적합성을 평가하였다. The effective strength of concrete struts must be determined accurately for the reliable strut-tie model analysis and design of structural concrete. In this study, the equations of the effective strength, which are useful for the three types of determinate and indeterminate strut-tie models of reinforced concrete deep beams employed in current design codes, are proposed. The effects of shear span-to-effective depth ratio, compressive strength of concrete, and flexural and shear reinforcement ratios are reflected in the development of the proposed equations. To examine the appropriateness of the proposed equations, the strengths of 241 reinforced concrete deep beams, all tested to shear failure, are evaluated by using the three types of strut-tie models with the existing and proposed equations.
채현수,윤영묵,Chae, Hyun Soo,Yun, Young Mook 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.4
스트럿-타이 모델 방법은 철근콘크리트 코벨의 극한강도 해석 및 설계에 매우 효과적이다. 그러나 스트럿-타이 모델 방법을 이용한 철근콘크리트 코벨의 정확한 해석 및 안전한 설계를 위해서는 스트럿의 유효강도를 정확하게 결정하여야 한다. 이 연구에서는 여러 연구문헌에서 제안된 철근콘크리트 코벨의 대표적인 세 종류의 스트럿-타이 모델을 활용하기 위하여 철근콘크리트 코벨의 기하학적 형상, 수직 및 수평 하중의 조합 비, 그리고 휨철근 및 수평전단철근 비 등 주요 설계변수들의 영향을 정확하게 반영할 수 있는 스트럿 유효강도 식을 개발, 제안하였다. 현행 여러 설계기준서의 스트럿 유효강도 식과 이 연구에서 제안한 유효강도 식을 이용하여 파괴실험이 수행된 243개 철근콘크리트 코벨의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 이 연구에서 제안한 스트럿 유효강도 식의 적합성을 평가하였다. The strut-tie model approach has proven to be effective in the ultimate analysis and design of structural concrete with disturbed regions. For the reliable analysis and safe design of the structural concrete, however, the effective strengths of concrete struts must be determined accurately. In this study, the equations of the effective strengths of concrete struts, which are useful for the three types of determinate and indeterminate strut-tie models of reinforced concrete corbels, were proposed. The effects of shear span-to-effective depth ratio, the vertical-to-horizontal force ratio, and flexural and horizontal shear reinforcement ratios were reflected in the development of the proposed equations. To examine the appropriateness of the proposed and existing equations, the ultimate strengths of 243 reinforced concrete corbels tested to failure were evaluated by using the three types of corbel strut-tie models.
철근콘크리트 코벨의 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율
채현수,윤영묵,Chae, Hyun Soo,Yun, Young Mook 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.4
철근콘크리트 코벨의 파괴거동은 코벨의 전단경간비 및 주인장 철근비를 포함한 여러 변수들로 인해 복잡하다. 이 논문에서는 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동 특성을 논리적이고 합리적인 방법으로 반영하여 전단경간비가 1.0 이하인 철근콘크리트 코벨을 설계할 수 있는 단순한 형태의 1차 부정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델로 변환시켜 현행 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 코벨의 설계를 가능하게 하는 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율 결정 시 스트럿과 타이의 재료적 비선형 거동을 고려할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 비탄성 구조해석을 통해 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동을 지배하는 전단경간비, 주인장 철근비, 수직하중에 대한 수평하중의 비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 주요설계변수들의 영향을 반영하였다. 이 연구에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 적합성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 다수의 철근콘크리트 코벨의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과를 ACI 318-11의 전통적인 설계기준 및 정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델을 기반으로 하는 현행 주요 설계기준의 스트럿-타이모델 방법에 의한 평가결과와 비교분석하였다. The ultimate behavior of reinforced concrete corbel is complicated due to the primary design variables including the shear span-to-effective depth ratio a/d, flexural reinforcement ratio, load condition, and material properties. In this study, a simple indeterminate strut-tie model reflecting all characteristics of the ultimate strength and complicated structural behavior is proposed for the design of the reinforced concrete corbels with shear span-to-effective depth ratio of $a/d{\leq}1$. A load distribution ratio, defined as the fraction of applied load transferred by horizontal truss mechanism, is also proposed to help structural designers perform the design of reinforced concrete corbels by using the strut-tie model approaches of current design codes. For the development of the load distribution ratio, numerous material nonlinear finite element analyses of the proposed indeterminate strut-tie model were conducted by changing primary design variables. The ultimate strengths of reinforced concrete corbels tested to failure were evaluated by incorporating the proposed strut-tie model and load distribution ratio into the ACI 318-11's strut-tie model method. The validity of the proposed model and load distribution ratio was examined by comparing the strength analysis results with those by the ACI 318-11's conventional design method and strut-tie model methods of current design codes.