2차원 스트럿-타이 모델 절점영역의 유효강도 결정을 위한 수치해석적 방법

윤영묵

doi:10.4334/JKCI.2020.32.4.359

주제분류

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저널정보

한국콘크리트학회
콘크리트학회 논문집 학술저널
콘크리트학회 논문집 제32권 제4호(통권 제178호)
2020.8 359 - 369 (11page)
DOI : 10.4334/JKCI.2020.32.4.359

저자정보

윤영묵 (경북대학교)

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스트럿-타이 모델을 이용한 콘크리트 구조부재의 설계 시 절점영역의 유효강도를 정확하게 결정하는 것은 중요하다. 절점영역의 유효강도를 결정하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔으며, 여러 종류의 유효강도 값(식)이 제안되었다. 그러나 이들은 몇몇 특정한 하중 및 형상 조건을 갖는 콘크리트 부재의 실험 및 수치해석 결과에 근거하여 제안된 것으로, 일반적인 경우의 절점영역 강도를 표현하는데 한계가 있다. 이 연구에서는 절점영역이 위치한 곳의 주응력 상태, 절점영역 내부 및 주변에 배치된 철근의 응력 및 배근상세의 영향, 그리고 콘크리트 압축강도의 영향을 고려하여 절점영역의 유효강도를 보다 정확하고 일관성 있게 결정할 수 있는 수치해석적 방법을 제안하였다. 제안한 방법의 적합성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 434개의 철근콘크리트 깊은 보 시험체의 극한강도를 ACI 445 설계예제집에서 제시한 스트럿-타이 모델 방법을 이용하여 예측하였으며, 그 결과를 실험결과 및 현행 설계기준에서 제안한 절점영역의 유효강도를 이용하여 예측한 결과와 비교하였다.

For an appropriate strut-and-tie model design of structural concrete, the effective strengths of nodal zones must be determined with sufficient accuracy. Many values and equations for effective strengths have been suggested. However, since the recommended strength values have been determined based on experimental works with specific geometry and loading conditions, it is inappropriate to use them in the strut-and-tie model design of general structural concretes. In this study, a new numerical method, that evaluates the effective strengths of two-dimensional nodal zones accurately and consistently by reflecting the state of stresses in the nodal zones, the effects of stresses and details of reinforcing bars placed inside and around nodal zones, and the compressive strength of concrete, is proposed. The ultimate strengths of 434 reinforced concrete deep beams tested to failure were estimated to verify the validity of the proposed method using the ACI 445 strut-and-tie model method with the existing and proposed effective strengths of nodal zones.

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