PS강선으로 보강한 콘크리트 벨트월의 전단설계 = Shear Design of Concrete Belt Walls Reinforced with Post-Tensioning Bars

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 대각 및 수직수평으로 배치된 PS강선으로 보강된 벨트월의 전단설계 방법을 개발하였다. 대각으로 배치한 PS강선으로 보강한 벨트월의 경우 변형적합조건에 기반한 스트럿-타이모델을 사용하여 벨트월의 극한전단강도 및 파괴변형을 평가하였다. 수직수평으로 배치한 PS강선으로 보강된 벨트월은 압축응력장이론을 사용한 PS벨트월의 전단설계법을 제안하고, 균열 및 극한한계상태의 강도 및 변형을 평가하였다. 제안된 방법을 사용하여 PS강선 보강 벨트월의 전단설계 예제를 제시하고, PS벨트월의 하중전달 특성과 구조설계 고려사항에 대하여 논하였다. 연구 결과, 대각 보강된 PS벨트월은 PS강선 항복 이전에 대각방향 콘크리트 압괴에 의한 전단취성파괴가 발생하였다. 또한 콘크리트 스트럿 주변의 응력집중이 발생하므로, 벽체 모서리 및 슬래브 경계면에 대한 상세설계가 필요한 것으로 나타났다. 반면, PS강선을 수직수평으로 배치한 벨트월은 응력집중이 완화되고 콘크리트의 압괴 이전에 PS강선의 항복으로 파괴되지만, 동일한 전단저항에 소요되는 PS강선 개수가 증가하였고 구조설계시 PS강선 항복에 따른 강성저하를 고려하는 것이 필요한 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the present study, shear design methods for concrete belt walls reinforced with pre-stressing steel bars (PS belt walls) were developed. For diagonally reinforced PS belt walls, a strut-and-tie model based on strain-compatibility was proposed to evaluate the shear strength and maximum deformation. For vertically and horizontally reinforced PS belt walls, on the other hand, shear strengths and deformations at concrete cracking and ultimate state were evaluated based on the Compression Field Theory. Design examples for PS belt walls were illustrated and the aspects of the load-transfer and design considerations were discussed. The results showed that diagonally reinforced PS belt walls exhibited brittle shear failure due to concrete crushing before yielding of PS bars. In addition, since the concrete strut rather than PS bars carries significant shear, attention should be paid on the detailing of the nodal zone. On the other hand, vertically and horizontally reinforced PS belt walls failed due to the yielding of PS bars before concrete crushing. However, the number of PS bars for shear design was increased and the reduction in the stiffness after shear cracking was significant.

참고문헌 (Reference)

1 Vecchio, F.J., "The Modified Compression- Field Theory for Reinforced Concrete Elements Subjected to Shear" 83 (83): 219-231, 1986

2 Korea Concrete Institute, "KCI Code"

3 "European Committee for Standardization, Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: general rules and rules for buildings. BS EN 1992-1-1: 2004, British Standards Institute, London, UK"

4 ACI Committee 318, "Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-11) and Commentary"

5 Nair, R.S., "Belt Trusses and Basements as “Virtual” Outriggers for Tall Buildings" 140-146, 1998