역학을 배울때 단면의 전단응력도 계산은
단면2차모멘트를 포함하는 사용하는 식을 사용하였습니다.
허용응력도 설계에서도 아래와 같은 전단응력도 식을 사용하였습니다.

 

ShearStress.gif

지금 사용하고 있는 극한강도설계법에서는
전단강도계산은 단면2차모멘트가 아니라
전단 단면적을 사용하고 있습니다.

 

 ShearStrength2.gif

계산하기 쉽게 하기 위해서 단면적을 사용할까요?


이유는 현재의 기준이 극한상태(항복상태)설계를
하기 때문입니다.
콘크리트의 단면이 탄성상태를 지나서
균일이 발생하고 골재의 맞물림 작용에 의해
전단에 저항합니다.
골재의 맞물림 작용에 의해 저항하므로
전단내력은 맞물림면적 즉 전단 단면적에 의해 결정되게 됩니다.

 

탄성설계라면 단면2차모멘트를 사용하지만
극한강도설계에서는 전단 단면적을 사용하는 이유입니다.


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그리고
전단력의 분배
조합된 여러 벽체나 개구부에 의해서
전단력을 각 단위 단면으로 분배할 경우는
단면적비를 사용하는 것 보다
단면2차모멘트비를 사용하는 것이 합리적입니다.


현재 구조를 설계할때
단면의 내력계산시(철근량계산)는 극한상태를 사용하지만
해석시는 탄성단면으로 탄성상태 해석을 하고 있습니다.
탄성상태 해석이므로 전단력의 분배는 골조 해석시에 사용한
단면2차모멘트비를 사용하는 것이 개념적으로 일치합니다.


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전단보강근에서 정착이 왜 필요한가?


예전에 저 또한 착각하였던 부분입니다.


단면의 전단응력분포를 보면 중간부분은 가장 크고 단부로 갈수록 작아므로
전단보강철근의 단부에는 전단응력이 거의 부담되지 않으므로
철근 단부를 hook 등으로 정착시키지 않아도 되지 않나라고 생각하였습니다.


탄성상태 허용응력도설계라는 위의 생각이 맞을지도 모르겠습니다만,
극한상태설계라면 잘못된 생각입니다.
극한상태설계에서는 철근의 전체구간에 동일한 응력이 발생한다고
가정되므로 반드시 단부를 정착시켜주어야 합니다.


탄성상태의 설계하는
일본에서 만들어진 배근도를 그대로 배낀 경우도 없지 않았습니다.


일본에서 만들어진 배근도나 설계방법을 도입하는데
주의해야 할 점이기도 합니다.

 

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